宇宙を解くパズル 「真理」は直観に反している

カムラン・バッファ / 大栗博司 / 水谷淳

ハーバード大学で300年近い歴史がある「ホリス数学・自然哲学教授」にして、「超弦理論」などの研究で理論物理学をリードしてきたカムラン・バッファ氏が、１年生向けの講義で使っているパズル満載の型破りなテキストを書籍化！
ブライアン・グリーン氏、エドワード・ウィッテン氏が驚きつつも絶賛した（文末に記載）類のない一冊の日本語版！
「宇宙はどうなっているのだろう？」この素朴な問いにとりつかれた人類が宇宙の謎を解明してきた結果わかったのは、宇宙はあまりにも人類の直観に反しているということだった。なにしろ空間や時間は歪んでいて、光は波でも粒でもあり、物質の最小単位は「ひも」かもしれないというのだ！ このような宇宙をどう理解すればいいのか？
バッファ氏は言う。「理論物理学者の仕事は、宇宙の難解な問題を、単純なパズルに分解して解くことだ」
トランプやコイン、アリやカメらが繰り出す問題に悩むうち、物理学はどう進歩してきたのか、対称性やその破れがなぜ重要なのか、さらにいま注目の概念「双対性」の本質までが見えてくる。バッファ氏の盟友・大栗博司氏が監訳者として随所で注釈をほどこした、楽しみながら物理学の「真髄」に迫れる本！

【たとえば、こんな問題があります】
缶が２つあって、一方には緑のペンキが、もう一方には白のペンキが入っている。缶は同じ大きさで、入っているペンキの量もまったく同じだとしよう。ここで緑のペンキを少量すくって、白の缶に入れる。次にその混ざったペンキの缶から同じ量をすくって、緑の缶に戻す。
そこで問題。白の缶に入っている緑のペンキの濃度と、緑の缶に入っている白のペンキの濃度、どちらのほうが高いか？

【理論物理学の大家たちも絶賛！】
「現代の物理学と数学の中核をなす概念を、パズルを通してひととおり説明するというすばらしい本。私が知る中でももっとも風変わりで魅力的なアプローチで、初学者も専門家も頭の体操に楽しく取り組みながら学べる。世界屈指の物理学者から、最先端の本質的な考え方を楽しみながら効果的に吸収できる」――ブライアン・グリーン
「簡単で愉快なパズルを解きながら、物理学と数学の高度な概念の数々を楽しく巡っていくという独特な本。たくさん楽しんで、たくさん学べるはずだ」――エドワード・ウィッテン

【監訳者の大栗博司氏より】
「本書は、完成した成果ではなく、そこのいたる過程をパズルを解くことで体験できるようになっているのが斬新です」
大栗氏が本書を紹介するツイートはこちら→https://twitter.com/PlanckScale/status/1579618963310653440

• カテゴリ: ビジネス・実用
• ジャンル: 学術・語学 / 理工
• 出版社: 講談社
• 掲載誌・レーベル: ブルーバックス
• ページ数: 320ページ
• 電子版発売日: 2022年10月26日
• コンテンツ形式: EPUB
• サイズ(目安): 18MB

[ブクログ · ★★★★★]

ハーバード大学の1年生向けの講義で使っているテキストというので、難しいのだろうと覚悟して手に取ってみた。
確かに難しいが、いくつかやってみたところ、どの問題も考えることはできる。
こんなパズルの本が欲しかった。という内容で面白い。なので買った。

難しいと感じる理由の１つに、問題自体の意味がわからないというのがある。

例えば、「半減期が1時間の放射性物質がある。3時間経過すると、この放射性物質はどれだけ崩壊するか。元々の全体量に対しての量を答えよ。」
みたいな問題だと、「半減期」「放射性物質」「崩壊」を知らないと考えようがなく、答えを見ても理解できないだろう。

本書のパズルは、問われている内容は分かり易く、それをどうやって解こうとしたのかの思考力を試される。

問題はこんな感じ。

【パズル28】
地球の赤道のまわりに、巨大なベルトをきつく巻いたとしよう。
そのベルトの長さを1m延ばす。
すると、ベルトは地表からどれだけ浮き上がるか？
下に紙を通せるか？ネズミがくぐれるか？高層ビルなら？

答えに数式も出てくるので、数学アレルギーの人には辛いかもしれないが、結果を知るだけでも楽しめる内容だ。

ちなみに、この問題の答えは、
ベルトを全方向に一様に持ち上げると、地表から16㎝になり猫でもくぐれる。
一か所だけ引っ張り上げた場合は、121mにもなり、自由の女神も通せる高さになる。

もうひとつ、紹介しておこう。

【パズル32】
2種類の薬（AとB）をそれぞれ一日1錠ずつ飲んでいるとする。
薬は見ただけでは区別できない。
ある日、1錠のAと2錠のBを、うっかり一緒にしてしまった。
この3錠を捨てずに、正しい用量を守って飲むには、どうすればいいだろうか？

答えは言いません。
（二日だと2錠ずつ飲んでいるということは…）
（一日分は二日分の半分だから…）

本書と「はまると深い！数学クイズ」で、クイズ・パズル本を2冊常備することになった。
今年はこれらで脳みそに刺激を与えられそうです。

[ブクログ · ★★★★★]

一見難しいパズルが、見方を変えることで簡単な問題に置き換えられる様を体験できる。パズルはすぐに覚えられる短いもので、本を閉じて他のことをしながらゆっくり考えることができる。自力で解けた時も楽しいし、より簡単に解ける解答を読むのも楽しい。発想の転換はどれも物理や数学で重宝されるもので、その一端を知れるのもよき。

[ブクログ · ★★★★☆]

　パズル雑誌ニコリのおすすめ本コーナーに載っていたので知った。ハーバード大学の一年生向けに開講されてきた『物理学、数学、パズル』という講座が元になっている本とのことで、まー難しいことは予想できたし実際読んでみても難しすぎてお手上げなんだけど、でもなぜか一応目を通してみたいと思ってしまう魅力がある。
　なにが魅力かといったら、やっぱり宇宙と哲学のロマンですよ。ＳＦ好きの心も刺激される。もちろんそんな甘々な覚悟では歯が立たない。理解しようと思うことは早々に諦めて、匂いだけ嗅がせてくださいねという感じでふわーっと読んだのだが、書かれている言葉やフレーズにたまに私のロマンセンサーが反応することがあり、するとそこをきっかけに（著者の想定とはきっと重ならないと思われるような）怪しげな思索の旅が始まったりするのが楽しかった。
　そんなわけなので、正直なところ星がいくつとか評価できるような読み方はしていないのだが、本国アメリカでの出版が二〇二〇年、日本語版が二〇二二年十月とまだまだ新しい本なので、最前線という点でも価値があるのではないだろうか（読んで意味がわかる人にとってはなおさら）。また、パズル（クイズといっても良い）を通して物理学や数学の考え方を知るというアプローチも面白い。パズルも私はほとんど解けなかったけど、子供のころもよく科学クイズ本を読んでいたなあ、なんてことも思い出した。その頃も、解かずに解答ページを読んで楽しんでいた。
　我ながら、何を読んだかわからないくらい飛ばし読みしておいてよくこんな好意的なレビューが書けるものだと、非常に訝しい。数式も多いし、本当にわけわからん本だったのに、なぜか楽しい。

　以下、備忘用に章名とちょこっとメモ。

■対称性と保存則
・対称性は不変性
・連続対称性がひとつあるごとに、それに対応した保存則がひとつ必ず成り立っている（ネーターの定理、1918）
■対称性の破れ
・「利き手」も対称性の破れだとか。じゃあ日本文化のアシンメトリー主義は？？？なんつて
■単純で抽象的な数学のパワー
・問題に課された制約条件だけで解けるとか
・グラフで表すと正から負に移動していくから０を必ず通るとか
■直観に反する数学
・数学者（厳密）物理学者（近似が好き）工学者（現実的）ジョーク
■物理的直観
・物理的直観は磨ける
■直観に反する物理
・「量子力学は直観に反する」やっぱり。
・その手前の、アインシュタインまではいずれ理解したい…。
■双対性
・わからん。が、今アツいみたい。

[ブクログ · ★★★★☆]

宇宙の仕組みを解明する手法のアナロジーとして、パズル問題が提示される。問題は取り組みやすくなるが、解法は簡単には思いつかない。解法は納得できるものと、理解できないものに2分される。
特に理解できない解法は、説明の丁寧さが欠けることが多く消化不良になる。
本書では双対性の概念が紹介されている。どこから手を付けていいか皆目わからない、膨大な計算が必要そう、という複雑な問題を、この概念を使うことで単純化した問題に置き換えるアプローチは面白い。まえがきには「スイカの重さの99%が水分だったとします。1日置いたら水分が蒸発して、98%が水分になっていました。スイカ全体はどれだけ軽くなったでしょう？」という問題が書かれていて、巻末にはその答えがあり「全体の重さは半分になった」とあり、その説明がされています。シンプルに考えられることが、ヒラメキに繋がるヒントになるのかもしれない。

[ブクログ · ★★★★☆]

理論物理学方面のブルーバックス。

数学と物理学は相互に関係しながら発展してきた。例えば、マックスウェルが電磁気の方程式を統合しようとしたときに、数学的な矛盾を解消するために変位電流を導入した。そこから電磁波(光)の存在が理論的に予言された。そして光速が不変であることを数学的に満足させようとすると相対性理論が生まれた。

現代の超弦理論では用いられる数学も抽象的で高度なものになっているが、その数学的エッセンスを抽出してパズルとしてわかりやすく楽しく理解しようというのが本書の趣旨。とくに対称性や保存則を用いた鮮やかな解法が魅力的だ。物理の本なのでパズルだけでなく、それがどのように物理と関係しているかの解説も興味深い。

[ブクログ · ★★★☆☆]

現代物理の最先端概念をパズルを通して、感じてもらおうという著作。

啓蒙本では、数式が使えない代わりに、喩えが使われることが多いが、本書はそれをパズルで代えようとしている。

数式的な対称性やネーターの定理など、原理は説明されているが、数学を用いずに説明しているため、しっかり理解できたという感覚は得られないのではないか。

「学問に王道なし」ということをこの手の本を読む度に実感する。
本当に１０年単位の回り道になるかも知れないが、専門書の学習を積み重ね、その峰に到達したときには計り知れない喜びがある。それなりの本にはそれなりの喜びしか伴わない。

[ブクログ · ★★★☆☆]

いかにも単純そうな題名から、とんでもなく難解な内容。分からないなりに読め解けられれば絶対面白い。と感じさせるのはさすがブルーバックス。

[ブクログ · ★★★☆☆]

抽象的な数学を具体的なパズルに落とし込んでくれるところはすごいよい
ただ、なぜこの問題を考えることが必要なのか、という背景説明になると極端に難しいところが何箇所かある。
全体を理解するのは難しいが、「へーっ」と思うところはちょこちょこあるし、数ページごとに話が完結しているのでスキマ時間にちょっとずつ読むにはよい。