「スカイアイ」は役に立たないのか？主任科学者：基礎研究は「利用」によって推進されたことはない

7月9日午後、「中国天眼」主任科学者の李奇氏は、チームを率いて中国天眼FASTを使用し、星間磁場の精密測定を実現し、高統計時代に向けた高速電波バースト研究を推進するなど、数々の創造的業績を評価され、マルセル・グロスマン個人賞を受賞した。マルセル・グロスマン賞は、国際物理学界で最も重要な賞の一つです。過去の受賞者には、楊晨寧、李宗道、邱成東など数人の中国人科学者を含む6人のノーベル賞受賞者が含まれています。李迪氏は中国で学術的業績によりこの賞を受賞した最初の科学者である。

李迪（右）がマルセル・グロスマン賞を受賞した

これまで、李迪氏のチームによる高速電波バーストの分野における関連研究は、2年連続で中国のトップ10の科学的進歩の1つに選ばれている。彼らの研究成果はすべて FAST から生まれたものだと信じている人もいるため、その名誉と功績は「天眼の父」南仁東氏に属するべきだ。この鋭い見解に対して、李奇氏はこう答えた。「もちろんです。観測天文学の分野では、高度な機器がなければ成果を上げることはできません。天眼の功績は主に、より古い世代の先人たちに帰せられます。私はこの大型科学機器の製作者であり、その受益者でもあります。私はこれを適切な時期に適切な場所で最大限に活用しなければなりません。」

「スカイアイ」は宇宙の謎を探る

人類の宇宙探査の過程において、大型天体望遠鏡の建造は欠かせない部分です。 1990年代、中国の天文学者は研究結果の正確性と信頼性を確保するために、外国の先進的な機器やデータに頼らざるを得なかった。 1994年、当時日本に客員教授として滞在していた天文学者の南仁東氏は、中国の宇宙探査が他国に支配されるのを防ぐため、中国国内に世界最大の電波望遠鏡を建設することを提案した。

場所を選ぶために、南仁東は300枚以上の衛星リモートセンシング画像を撮影し、貴州省の山岳地帯のほぼすべての窪地を訪れた。彼は最終的に、平塘県ケドゥ鎮にある大沃堂と呼ばれるカルスト地形の窪地に目標を定めた。

2002年に李迪が博士号を取得したとき、彼は米国コーネル大学出身で、中国での会議でナン・レンドンと出会った後、FASTの建設には若い科学者の参加が必要かどうかを自ら尋ねました。当時、南仁東さんは海外で引き続き充電を続けたいと願っていた。 2008 年まで、李迪は中国科学院にパートタイムの FAST プロジェクト科学者として雇用されていました。 2012年に中国に戻り、国立天文台に入所し、FASTの建設に参加した。

2016年9月25日、「China Sky Eye」として知られるFASTプロジェクトがついに完成し、運用が開始されました。 22年間の努力の末、ついに国際天文学の分野におけるこの奇跡が誕生しました。世界最大の単一開口電波望遠鏡である FAST は、規模においてあらゆる記録を破るだけでなく、テクノロジーにおいても世界をリードし、天文学研究に前例のないツールを提供しています。

FAST の 5 つの主要な科学的目標は、宇宙の中性水素の巡回、パルサーの観測、地球外文明からの信号の探索など、建設当初から明確に定義されていました。 2017年、「中国天眼」の主任科学者兼主任エンジニアであった南仁東氏が亡くなった。翌年、Li Di 氏が FAST の主任科学者に就任しました。彼は最初の数年間、大きなプレッシャーを感じていました。 「FASTが大きな発見をするのはいつになるのか。国内外のユーザーがFASTを世界の望遠鏡と比較することになる。その厳しい評価に耐えられるのか」

中国のスカイアイFAST

FASTの観測能力は素晴らしいです。その受信エリアは光学望遠鏡30台分、または赤外線望遠鏡120台分に相当します。それだけでなく、その感度は世界最大の100メートル電波望遠鏡の3倍です。これは、中国のスカイアイがより遠くの天体を観測し、はるかに小さな信号を検出できることを意味します。

例えば、FAST は宇宙の奥深くから起こる神秘的な現象である「高速電波バースト」などの高エネルギー現象を観測することができます。現在まで、高速電波バーストの性質、物理的メカニズム、真の起源は不明であり、世界中の天文学者が研究に取り組んでいます。中国のスカイアイはこれらの現象を観測する上で独自の利点があり、この宇宙の謎を解くさらなる可能性を提供します。

「高速電波バーストが数ミリ秒で放出するエネルギーは、太陽が数日、あるいは1年かけて放出するエネルギーに匹敵する。このような極端な爆発の発生メカニズムを研究することは、物理学や天文学に革命的な影響を与える可能性がある」と李迪氏は語った。

高速電波バーストは新興分野として、天文学における主要な注目の最先端分野の 1 つであり、国際的な研究者の間で激しい競争が繰り広げられています。これを十分に研究するには、まず十分な数の高速電波バーストを発見し、それに基づいて詳細な観測を行い、最後にその位置を見つけるという 3 つの段階を踏む必要があります。李迪のチームも冷静さを保っていた。この3つのステップのうち、FASTは感度が高く観測距離が長いため、第2リンクでは他の望遠鏡に比べて優位性があるが、長期的に発展させるためには、他の2つのステップも完了する必要がある。

好奇心は科学研究の原動力である

多くの人が想像するのとは反対に、「スカイ アイ」を使って星を観測する科学者は、実際には「星を見ている」のではなく、オフィスにある膨大な量のデータから計算し、調査しているのです。

FAST は強力なデータ処理機能を備えています。毎日、望遠鏡は膨大な量のデータを収集します。これらのデータを処理するために、FAST には一流のコンピュータ クラスターとアルゴリズムが装備されています。これらのデータを分析することで、研究者はより多くの天文現象を研究し、宇宙に対する人類の理解をさらに深めることができます。

「基礎研究には独自の特徴があります。最初は、長い間研究室に座らなければならなかったり、肯定的または否定的なフィードバックが少なかったりするかもしれません。最初に抱いた好奇心と興味は、将来どこまで進めることができるかを決定する重要な要素です。」チームのメンバー全員が日々の仕事に退屈を感じておらず、むしろ楽しんでいます。彼らの見解では、何かをうまく行うには、情熱と専門知識という 2 つの前提条件があります。 2 つの順序を逆にすることはできません。

現在、「中国天眼」は世界クラスの天文学研究交流センターとなっているだけでなく、世界における重要な天文学普及科学基地の一つにもなっています。 FAST は天文学の普及と研究の波を推進し、全人口の天文学の知識とリテラシーの向上において独自の役割を果たしています。 「中国天眼」科学普及基地は2016年の開設以来、「国家科学普及モデル基地」「国家科学普及教育基地」「国家第1陣小中学生研究・観光教育実践基地」などの称号を獲得している。 FAST は、科学研究者の育成、科学教育の普及、そして天文学に対する子供たちの好奇心の喚起において、より大きな役割を果たしています。

「中国天眼」主任科学者、李迪氏

基礎研究は好奇心によって推進されるので、たとえ有用であったとしても、使用したいという欲求によって推進されるわけではありません。 FASTの中心的な目標は「全く役に立たない」と思われる基礎的な天文学研究だが、FASTの建設プロセスによって生み出された技術進歩は中国の産業システムにフィードバックされている。例えば、FAST の高疲労耐性ケーブル技術は、香港・珠海・マカオ大橋に使用されています。それだけでなく、FAST に代表される大規模な天文学科学プロジェクトの構築と利用に参加することで、一群の人々は幸運にも、過去数十年にわたる中国の急速な発展の歴史的プロセスの受益者および貢献者となることができました。

「好奇心が役に立たなくても存在できるという事実は、好奇心が、十分な食料や衣服と同じように、個人や集団の生存に必要な条件であることを示しています。人類が今、多くのことを探求しなければ、将来、想像を絶する生存の危機に立ち向かうことができないかもしれません」と李奇氏は語った。 「天文学は古代と現代の両方の科学です。基礎科学の中でも最も基礎的なものです。現時点では目に見える用途がなくても、将来的には役に立つでしょう。」