早稲田国際教養2009 I

I 

Answer the questions below after reading the following passage from a biography of Albert Einstein.

"I promise you four papers," the young patent examiner wrote his friend. The letter would turn out to bear some of the most significant news in the history of science, but its momentous nature was masked by an impish tone that was typical of its author. He had, after all, just addressed his friend as "you frozen whale" and apologized for writing a letter that was "pure nonsense." ( a ) he got around to describing the papers, which he had produced during his spare time, did he give some indication that he sensed their significance.

"The first deals with radiation and the energy properties of light and is very revolutionary," he explained. Yes, it was indeed revolutionary. It argued that light could be regarded not just as a wave but also as a stream of tiny particles called quanta! The implications that would eventually arise from this theory ― a cosmos without strict causality or certainty ― would haunt him for the rest of his life.

"The second paper is a determination of the true sizes of atoms." ( b ) the very existence of atoms was still in dispute, this was the most straightforward of the papers, which is why he chose it as the safest bet for his latest attempt at a doctoral thesis. He was in the process of revolutionizing physics, but he had been repeatedly thwarted in his efforts to win an academic job or even get a doctoral degree, which he hoped might get him promoted from a third- to a second-class examiner at the patent office.

The third paper explained the constant motion of microscopic particles in liquid by using a statistical analysis of random collisions. In the process, it established that atoms and molecules actually exist.

"The fourth paper is only a rough draft at this point, and is an electrodynamics of moving bodies which employs a modification of the theory of space and time." Well, that was certainly more than pure nonsense. Based purely on thought experiments ― performed in his head rather than in a lab ― he had decided to discard Newton's concepts of absolute space and time. It would become known as the Special Theory of Relativity.

( c ) he did not tell his friend, because it had not yet occurred to him, was that he would produce a fifth paper that year, a short appendix to the fourth, which demonstrated a relationship between energy and mass. Out of it would arise the best-known equation in all of physics: E=mc2.

Looking back at a century that will be remembered for its willingness to break classical bonds, and looking ahead to an era that seeks to nurture the creativity needed for scientific innovation, one person stands out as a paramount icon of our age: the kindly refugee from oppression whose wild hair, twinkling eyes, attractive humanity, and extraordinary brilliance made his face a symbol and his name a synonym for genius. Albert Einstein was blessed with imagination and guided by a faith in the harmony of nature's craft. His fascinating story, a testament to the connection between creativity and freedom, reflects the triumphs and confusion of the modern era.

( d ) his archives have been completely opened, it is possible to explore how the private side of Einstein ― his nonconformist personality, his instincts as a rebel, his curiosity, his passions and detachments ― intertwined with his political side and his scientific side. Knowing about the man helps us understand the origins of his science, and vice versa. Character and imagination and creative genius were all related, as if part of some unified field.

Despite his reputation for being aloof, he was in fact passionate in both his personal and scientific pursuits. At college he fell madly in love with the only woman in his physics class, a dark and intense Serbian named Mileva Marie. They had an illegitimate daughter, then married and had two sons. She listened critically to his scientific ideas and helped to check the math in his papers, but eventually their relationship disintegrated. Einstein offered her a deal. He would win the Nobel Prize someday, he said; if she gave him a divorce, he would give her the prize money. She thought for a week and accepted. Because his theories were so radical, it was seventeen years after his miraculous outpouring from the patent office before he was awarded the prize and she collected.

Einstein's life and work reflected the disruption of societal certainties and moral absolutes in the modernist atmosphere of the early twentieth century. Imaginative nonconformity was in the air: Picasso, Joyce, Freud, Stravinsky, Schoenberg, and others were breaking conventional bonds. Charging this atmosphere was a conception of the universe in which space and time and the properties of particles seemed based on the uncertainties of observations.

Einstein, however, was not truly a relativist, even though that is how he was interpreted by many, including some whose disdain was colored by anti-Semitism. Beneath all of his theories, including relativity, was a quest for constants, certainties, and absolutes. There was a harmonious reality underlying the laws of the universe, Einstein felt, and the goal of science was to discover it.

His quest began in 1895, when as a 16-year-old he imagined what it would be like to ride alongside a light beam. A decade later came his miracle year, described in the letter above, which laid the foundations for the two great advances of twentieth-century physics: relativity and quantum theory4 A decade after that, in 1915, he achieved his crowning glory, one of the most beautiful theories in all of science, the general theory of relativity. ( e ) the special theory, his thinking had evolved through thought experiments. Imagine being in an enclosed elevator, accelerating up through space, he suggested in one of them. The effects you'd feel would be indistinguishable from the experience of gravity.

Gravity, he figured, was a bending of space and time, and he came up with the equations that describe how the dynamics of this curve result from the interplay between matter, motion, and energy. It can be described by using another thought experiment. Picture what it would be like to roll a bowling ball onto the two-dimensional surface of a trampoline. ( f ) roll some billiard balls. They move toward the bowling ball not because it exerts some mysterious attraction but because of the way it curves the trampoline fabric. Now imagine this happening in the four-dimensional fabric of space and time. Okay, it's not easy, but that's why we're no Einstein and he was.

The exact midpoint of his career came a decade after that, in 1925, and it was a turning point. The quantum revolution he had helped to launch was being transformed into a new mechanics that was based on uncertainties and probabilities. He made his last great contributions to quantum mechanics that year but, simultaneously, began to resist it. He would spend the next three decades, ending with some equations scribbled while on his deathbed in 1955, stubbornly criticizing what he regarded as the incompleteness of quantum mechanics while attempting to combine it into a unified field theory.

Both during his thirty years as a revolutionary and his subsequent thirty years as a resister, Einstein remained consistent in his willingness to be a calmly amused loner and was comfortable not conforming. Independent in his thinking, he was driven by an imagination that broke from the confines of conventional wisdom. He was that odd breed, a respectful rebel, and he was guided by a faith, which he wore lightly and with a twinkle in his eye, in a God who would not play dice by allowing things to happen by chance.

Einstein's nonconformist-streak was evident in his personality and politics as well. Although he subscribed to socialist ideals, he was too much of an individualist to be comfortable with excessive state control or centralized authority. His mischievous instincts, which served him so well as a young scientist, made him allergic to nationalism, militarism, and anything that looked like a herd mentality. And until Hitler caused him to revise his political equations, he was instinctively anti-war and celebrated resistance

to war.

His tale encompasses the vast sweep of modern science, from the microscopic to the infinite, from the emission of photons6 to the expansion of the cosmos. A century after his great triumphs, we are still living in Einstein's universe, one defined on the scale of stars by his theory of relativity and on the scale of atoms by a quantum mechanics that has proven durable even as it remains uncomfortable.

His fingerprints are all over today's technologies. Photoelectric cells and lasers, nuclear power and fiber optics, space travel, and even semiconductors all trace back to his theories. He signed the letter to Franklin Roosevelt warning that it may be possible to build an atom bomb, and the letters of his famed equation relating energy to mass hover in our minds when we picture the resulting mushroom cloud.

「論文を４本，約束するよ」と，その若い特

許審査官は友人に手紙を書いた。その手紙はいずれ科学史における最も重要な報せを伝えるものになるのだったが，それが持つ重大な性質は，書き手に特有のいたずらっぽい調子に覆い隠されていた。いずれにせよ，彼はただ友人を「冷凍クジラ殿」と呼び，「まったく無意味な」手紙を書いてすまないと謝罪していた。彼が空いた時間に書き上げた論文のことを説明する時間的余裕ができてやっと，それらの重要性を感じていることを示したのだった。

　「最初の論文は，放射と光のエネルギーの特性を扱ったもので，たいへん画期的だ」と彼は説明した。その通り，本当に画期的なものだった。その論文では，光は波ともみなせるし，量子と呼ばれる微小な粒子の流れともみなせると主張していた。この理論から最終的に生まれることになる意味―厳格な因果関係や確実性のない宇宙　　―が，その後の人生を通じて彼につきまとうこととなる。

　「２番目の論文は，原子の本当の大きさの測定だ」原子の存在そのものがまだ議論の余地があったにもかかわらず，これは論文中でも最もすっきりしたもので，だからこそ彼は博士論文を目指す最も近々の試みに対するいちばんの安全策として選んだのだった。彼は物理学を大変革しようとしている最中だったが，学究の職を得ることも，博士号を取ることすら，その努力を何度もくじかれていた。博士号を取れば，特許庁の三級審査官から二級審査官に昇進できるかもしれないと希望を抱いていたのである。

　３番目の論文は，微小な粒子が液体の中で絶えず動いていることを，不規則な衝突の統計分析を使って説明している。その過程で，原子や分子が実際に存在することを証明したものだ。

　４番目の論文は，現時点では草稿にすぎないが，運動体の電気力学で，時空理論の修正を要する」さて，それはまったくのナンセンスどころではないものだったのは確かだ。実験室ではなく，純粋に頭の中で行われる思考実験に基づいて，彼は絶対的な時空というニュートンの概念を捨てることにしたのである。これは，特殊相対性理論として知られることになる。

　彼が友人に話さなかったことは，まだ彼にも思い浮かんでいなかったからだが，その年に５つ目の論文を書くということだった。これは，４番目の論文の短い補足で，エネルギーと質量の関係を実証するものだ。そこからは，物理学のあらゆる方程式のうちで最もよく知られることになるものが生まれる。すなわちE=mc2だ。

　古典の足かせを進んで破ろうとしたことで記憶されるであろう１世紀を振り返り，また，科学的革新に必要な創造性を育てようとするこれからの時代に目を向ければ，ひとりの人物が現代の卓越した象徴として際立つ。くしゃくしゃの髪，きらきらした目，魅力的な人間性，そして並外れた才能で，彼の顔がひとつの象徴となり，彼の名前が天才と同義になった，圧制からの穏やかな亡命者である。アルバート＝アインシュタインは想像力に恵まれ，自然の造形との調和に対する信念に導かれた。彼のほれぼれするような物語，つまり創造性と自由のつながりの証明は，現代の勝利と混乱を反映している。

　今では彼の記録文書は完全に公開されているので，アインシュタインの私的な側面―安易に迎合しない性格，反逆者としての天性，好奇心、情熱と超然とした姿勢―が，いかに彼の政治的側面や科学的側面と絡み合っているかを探求することができる。その人となりを知ることで彼の科学の源泉を理解する手助けとなるし，逆もまた然りである。性格と想像力と創造的才能は，ある種，統一場の部分であるかのように，すべて関連を持っていた。

　冷淡だという評判にもかかわらず，実際には彼は個人的なことでも科学的なことでも情熱的たった。大学のとき，物理学の授業で唯一の女性だった，ミレーバ＝マリッチという名の黒髪黒い目の気性の激しいセルビア大に猛烈な恋をした。非嫡出の娘が生まれ，それから結婚し，２人の息子をもうけた。彼女は，彼の科学的な着想に批判的に耳を傾け，論文の計算部分のチェックを手助けしたが，最終的には彼らの関係は崩壊しか。アインシュタインは彼女にひとつの取引を申し出た。自分はいつかノーベル賞を取るだろうから，離婚してくれたらその賞金を君にやろうと言ったのである。彼女は１週間考え，申し出を飲んだ。彼の理論はたいへん過激だったので，彼がノーベル賞を受賞し，彼女がお金を受け取ったのは，彼が奇跡のように特許庁から出てから17年も経った後たった。

　アインシュタインの人生と仕事は，20世紀初頭の現代主義者的な雰囲気の中で，社会的確実性や道徳の絶対的な規則が崩壊したことを反映していた。想像力に富む非従順な空気に包まれていた。ピカソ，ジョイス，フロイト，ストラビンスキー，シェーンベルク，その他の人たちが，囚習の束縛を壊しつつあった。この雰囲気に油を注いだのが，時空と粒子の特性は観測の不確かさに基づいたもののようであるという，宇宙の捉え方だった。

　しかし，アインシュタインは，反ユダヤ主義に色づけされた高慢さを持った人も一部含めて，多くの人にそう解釈されていたけれど仏完全なる相対主義者というわけではなかった。相対性も含めて，彼のあらゆる理論の底には，不変のもの，確実なもの，絶対的なものへの追究があった。宇宙の諸法則の下には調和した本質があり，科学の目標はそれを発見することだとアインシュタインは感じていた。

　彼の追究が始まったのは1895年で，時に16歳たった彼は，光と並んで乗っていくというのはどのようなものだろうかと想像していたO 10年後，前述の手紙に書かれていた，彼の奇跡の年がやってきた。20世紀物理学の二大進歩の基礎が敷かれたのだ。相対性理論と量子論である。

　それから10年後の1915年，彼は最高の栄光，あらゆる科学の中でも最も美しい理論のひとつである，一般相対性理論を完成した。特殊理論と同様に彼の思索は思考実験を通じて発展した。空回を上方へ加速していく閉じたエレベータの中にいると想像してみよ，と彼は思考実験のひとつの中で言っている。感じる影響は重力を味わうのと区別がつかないだろう。

　重力は，時空のゆがみだと彼は考え，物体と運動とエネルギーの相互作用の結果，いかにこのゆがみの力学が生まれるかを述べる方程式を思いついた。このことはもうひとつの思考実験を使うことで説明できる。ボーリングの球をトランポリンの二次元の平面に転がすとどうなるか思い描いてみよ。それからビリヤードの球をいくつか転がしてみよ。ビリヤードの球はボーリングの球の方へ転がっていくが，それはボーリングの球が何か神秘的な牽引力を働かせているからではなく，トランポリンの平面をたわませているせいだ。今度はこうしたことが時空の四次元構造の中で起きているのを想像してみよ。容易ではないのはわかっているが，それこそ私たちはアインシュタインではなく，彼こそアインシュタインたるゆえんだ。

　彼の経歴におけるまさしく中回点がその10年後の1925年にあたり，それが転換点たった。彼がその始まりを促した量子革命が，不確実性と確率に基づいた新しい力学へと変貌を遂げている最中たった。その年に彼は最後の人きな貢献を量子力学にしたのだが，回時にそれに抵抗もし始めたのであった。その後の30年，最後は1955年に死の床にいながらなくリト書きした方程式で終わるのだが，彼は量子力学の不完全性とみなすものを頑固にに批判しながらその一方でそれらを統一場理論にまとめ上げようとしていた。

　革命家としての30年間も、それに続く反抗者としての30年間も，アインシュタインはひとり静かに楽しむ人でありたいという気持ちでは一貫しており，型にはまらないことを心地よく思っていた。思考において他に依存せず，通念の檻を破って出る想像力に突き動かされた。彼はそういう，大とは違ったタイプの人間で，礼儀正しい反逆児であり，気まぐれに物事を起こすサイコロ遊びなどしない神を信奉する気持ちをきらきらした目で軽やかにまとい，その信仰心に導かれていた。

　アインシュタインの非従順者的なところは，彼の個性や政治にも明らかだった。彼は社会主義者の理想には賛同していたが，たいへん個人主義的でもあったので，国家の過度の管理や中央集権的な権威は快く思わなかった。彼のいたずらっぽい天分は，若い科学者のときは非常に役に立ったが，そのため，国家主義，軍国主義，なんであれ群れたがる傾向を大嫌いにさせた。そして，ヒトラーが彼の政治上の方程式を変えさせるまで，彼は本能的に戦争反対の立場であり，戦争への抵抗を賞賛していた。

　彼の話は，極微のものから無限まで，光子の放射から宇宙の拡張まで，現代科学の広大な領域を包合している。彼が大成功を収めた１世紀のち，私たちはまだアインシュタインの宇宙の中に生きており，この宇宙は彼の相籵|生理論では恒星の規模で，また相変わらず落ち着きは悪いが耐えうるものであると証明された量子力学では原子の規模で定義されるものである。

　今日の技術で彼の仕事と関わらないものは何ひとつない。光電池やレーザー，原子力や光ファイバー，宇宙旅行，さらに半導体さえも，すべてもとをたどれば彼の理論に行きつく。彼は，原子爆弾を作ることが可能かもしれないと警告する，フランクリン＝ローズペルト宛の手紙に署名した。そして，エネルギーと質量を関係付ける，彼の名高い方程式の文字は，結果として生じるキノコ雲を思い描くとき，私たちの心から離れないのである。

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