東京大学大学院理学系研究科の研究グループは、細胞における「死」を数学的に定義し、その判定手法を開発したと発表した。 【画像】細胞代謝のおもちゃモデルにおける生死境界の計算 研究グループによると、現在、細胞死の実験研究は精力的に行なわれており、細胞死を判定するためのいくつかの実験的基準が存在するが、いずれの手法も細胞の生命活性の異なる側面を定量しているため、各手法からもたらされる生死判定が必ずしも一致せず、細胞死に関する理論的研究がほとんどないのが課題だとした。 そこで、「死」という現象を数理的性質に定義すべく、細胞状態や環境条件の制御可能性に着目。「生きている状態の代表点」へと制御によって戻れる状態を「生きている状態」、戻れない状態を「死んだ状態」と定義した。これは、細胞の再増殖能力を計測する実験手法の理論的な一般化に相当する。 研究ではさらに、「触媒反応は平衡状態を変えない」という触媒反
島津製作所が1988年に発売したレーザーイオン化質量分析計「LAMS-50K」が2024年5月、「IEEE Milestone†」に認定された。同分析計の「ソフトレーザー脱離イオン化法（SLD）」は同社の田中 耕一氏が開発した手法で、2002年ノーベル化学賞の受賞理由となっている。今回、同分析計がエレクトロニクス技術における重要な業績として認められた。LAMS-50Kは何が革新的だったのか、田中氏に聞いた。（聞き手は斉藤 壮司＝日経クロステック／日経ものづくり、中道 理） †IEEE Milestone＝電気電子分野の国際学会であるIEEE（米国電気電子学会）が、開発から25年以上経過した重要な技術業績を表彰する活動。日本からは、「指向性短波アンテナ（八木・宇田アンテナ）」、「東海道新幹線」、「QRコード」、「垂直磁気記録」などが認定されている。 ありがとうございます。2002年のノーベル
1976年の6月19日、ヴァイキング1号が火星の周回機動に入ったことから、火星と生命の痕跡探しについての解説をお届けしています。 火星地表に着陸したヴァイキング1号のランダーによって、火星研究の進展に寄与しました。しかし、残念ながら、火星土壌を使った3つの実験で生命が存在する証拠を発見することはできず、生命の材料となる有機物も検出されませんでした。 人々の火星に対する関心も薄れてしまいましたが、なんと1996年に火星から飛来した隕石中に、生命の痕跡を発見したというニュースが発表されたのです。 前半に続き、火星の生命探索の動きを追ってみましょう。 火星探査のみならず、地球外生命研究にも影響 1976年のヴァイキング1号、2号が採取した火星土壌から生命が存在する証拠となるものが発見されなかったことから、火星探査も下火になっていましたが、1996年８月７日、その後の火星探査のみならず、地球外生命
なんと、この「地球の生命」が持つアミノ酸は「特別な比率」だった…地球に飛来した「マーチソン隕石」が、生命科学者に投じた衝撃の波紋 著者に聞く第11回（後編）…生命科学者を震撼させた、たった一つの隕石…生命起源のカギを握る2つのアミノ酸 『生命と非生命のあいだ 地球で「奇跡」は起きたのか』 の著者、小林 憲正さん インタビュー前編では、生命と非生命のあいだを「スペクトラム（連続的）」と捉えることで、地球外生命が存在する可能性が飛躍的に上がる、という話を小林憲正氏（横浜国立大学名誉教授）にうかがった。加えて、地球生命誕生の過程も「非生命」から連続的に生命らしさを獲得していった結果である、という斬新な説についても、詳しく語ってもらった。 しかし、地球生命はまだ大きな謎を抱えている。 それは「アミノ酸の種類」である。後編では、地球生命が使うアミノ酸がどのようにして「特別な比率」となったのか、実際に
残された大問題 これまで、真空のエネルギースケール約0.002eVを説明する物理法則を探ることが、ダークエネルギー問題の科学的な解決であることを説明してきました。つまり、現在の宇宙は、なぜ放射（約0.01％）、見える物質（約5％）、ダークマター（約25％）、ダークエネルギー（約70％）と、すべての成分が数桁の範囲でだいたい同じ程度のエネルギー密度なのか？ そして、ダークエネルギーの量は、定数だというのに、なぜ、理論物理の知られているあらゆるスケールと比べてこんなに小さいのか？ という問題でした。その小ささには、大変なチューニングが必要で、その値がもし約1000倍でも大きい宇宙だったら、宇宙はもっと早くに速く膨張してしまい、銀河はできないし地球は生まれないことからも、極めて深刻であることがわかります。 実は、物理学ではなく、哲学的にこの問題を解く試みがあります。それが、フランスの哲学者ルネ・
理系の「3ワカラン」と呼ばれる「ゲーデルの不完全性定理」。「正しいからといって、それが証明可能であるとは限らない」とは、どういうことなのか？ この度、リニューアル刊行されたロングセラー『不完全性定理とはなにか 完全版』のなかから「不完全性定理」、そして異なる視点からゲーデルと同じ証明にたどり着いた「チューリングの計算停止問題」のエッセンスをこの記事では紹介します。この記事では、ペアノ算術と『プリンキピア・マテマティカ』の話題から、ゲーデルのいった「不完全性」について見ていきます。 「ペアノ算術」と「ペアノの公理」とは そもそもゲーデルの1931年の論文は「『プリンキピア・マテマティカ』やその関連体系における、形式的に決定不可能な命題についてI」という題名であり、『プリンキピア・マテマティカ』の「システム（体系）」において、決定不能な命題があることを証明している。それは、「ペアノ算術を含む体
「99:1」か、「それ以下」か…2種類の炭素の比率を調べたら、なんと、35億年どころか、さらに古い「生命の痕跡」が次々と見つかった 「地球最初の生命はRNAワールドから生まれた」 圧倒的人気を誇るこのシナリオには、困った問題があります。生命が存在しない原始の地球でRNAの材料が正しくつながり「完成品」となる確率は、かぎりなくゼロに近いのです。ならば、生命はなぜできたのでしょうか？ この難題を「神の仕業」とせず合理的に考えるために、著者が提唱するのが「生命起源」のセカンド・オピニオン。そのスリリングな解釈をわかりやすくまとめたのが、アストロバイオロジーの第一人者として知られる小林憲正氏の『生命と非生命のあいだ』です。本書刊行を記念して、その読みどころを、数回にわたってご紹介しています。 これまで一連の記事において、最初の生命という謎に人々が気づき、その謎を探っていった過程や、「生命の材料探し
「光が光の影」を落とす影を知ることは光を知ることでもある矢印で示した部分が「光の影」となっています / Credit:Raphael A. Abrahao et al . Optica (2024)人類の影に対する理解は、常に光に対する理解と並行して進化してきました。 影の研究と利用は芸術と科学の歴史にも深く刻まれています。 たとえば演劇の分野では、影は影絵として世界中のさまざまな文化で数千年にわたり存在してきました。 両手を交差させた「カニ」や片手の小指を動かす「イヌ」の影絵は、誰もが一度は見たり試したりしたことがあるでしょう。 また美術の分野では、ルネサンス時代の影の研究が西洋絵画における写実主義の発展に大いに貢献しました。 原始的な芸術として知られる洞窟壁画や古代エジプトの壁画が影をあまり意識しない一方で、ルネサンス期以降の絵画ではあえて「影を描く」ことで物体を写真のように描くことに
京都大学 東京大学 大阪大学 科学技術振興機構（JST） 概要 京都大学大学院理学研究科の幸坂祐生 教授、芥川聖 同修士課程学生（2023年3月卒業）、大間知秀祐 同修士課程学生（2024年3月卒業）、岩道悠希 同修士課程学生、小野孝浩 同修士課程学生（2022年3月卒業）、田中伊蕗 同修士課程学生（2023年3月卒業）、立石将太郎 同修士課程学生（2024年3月卒業）、村山陽奈子 同博士後期課程学生（2022年3月卒業、現九州大学助教）、末次祥大 同助教、寺嶋孝仁 同教授（現研究員）、浅場智也 同特定准教授、笠原裕一 同准教授（現九州大学教授）、松田祐司 同教授、東京大学大学院新領域創成科学研究科の橋本顕一郎 准教授、芝内孝禎 同教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の高橋雅大 博士後期課程学生、ニコラエフ・セルゲイ 同特任助教（常勤）、水島健 同准教授、藤本聡 同教授らの研究グループは、キ
20世紀後半から、人間は莫大量の淡水を農工業で利用するようになった。そのうち少なからぬ量は海に還ることなく蒸発して大気中に放出される。それが降水となることで、観測されてきた北半球の陸地における2％程度の雨量増加を説明できてしまう。 IPCCなどでは、人為的なCO2排出による地球温暖化によって雨量が増加したと説明されてきたが、そのようなメカニズムはどうやら存在しない。 このような「目から鱗」の主張をする面白い論文が出たので紹介する。 【解説記事】 ・Role of Humans in the Global Water Cycle and Impacts on Climate Change ・解説記事（機械翻訳） 【論文（有料）】 ・Global Warming and Anthropogenic Emissions of Water Vapor 20世紀後半には、世界中で著しい経済成長がおき
宇宙に地球外知的生命体が存在するかという、現代における最大の謎の1つは結局、多数存在するかほとんどいないかの「二者択一」の命題であることが判明するかもしれないとする研究結果が発表された。研究をまとめた論文は専門誌International Journal of Astrobiologyに掲載される予定だ。 地球に似た惑星では、生命の発生はほとんどの場合起きるか、滅多に起きないかのどちらかのはずだと、研究チームは論文の中で主張している。宇宙生物学的に言えば宇宙は非常に過密状態か、非常に過疎状態かのどちらかであり、これらの中間の状態にあるとするのは不自然で、確率的に低いと考えられると、研究チームは結論付けている。 これは、地球外知的生命体探査（SETI）の推進派にとっては驚くべき情報だろう。 生態系では庭園にせよ銀河にせよ、個体数がある初期値（例えばゼロ）から、単位時間当たりの平均の生まれる個
所属や職名は、取材当時のものです。取材日：2024年4月 (執筆・撮影：篠崎菜穂子 ｰ フリーアナウンサー/ 数学コミュニケーター) 解析と幾何の交差点 - 場の量子論の数学的研究 場の量子論は、素粒子の世界から宇宙のスケールまで、幅広い現象を記述する物理理論です。中でも量子電磁力学は、理論と実験が小数点十桁以上一致する驚くほど精緻な理論なのですが、数学としては多くの謎が残されています。場の量子論では、物理量を素朴に計算しようとすると様々な量が無限大になってしまいます。しかし、現実に観測される量は有限であるため、物理学ではこれらの無限大を上手く有限の値に置き換えて計算します。こうした操作を数学的に正当化し、矛盾のない枠組みを作る方法を森脇さんは研究しています。 物理学では実験や観測を通じて運動量や圧力、密度などの数値を得ます。これらの数値は、現象を記述する関数として表されます。物理理論の目
自分の心身で生じている感覚や感情，思考にありのままに気づいている状態「マインドフルネス」を実現する瞑想に，全世界で何百万人もの人々が取り組んでいる。メンタルヘルスのためだけではない。心身が健やかで満たされた状態（ウェルビーイング）やストレスの軽減，仕事の生産性向上を求めて行っている。 この10年間で瞑想の神経科学的な理解は目覚ましく進み，非常に多くの臨床研究でその健康上の利点が示されてきた。マインドフルネスはもはやマイナーではなく主要な健康習慣となっている。英国民保健サービスは，うつ病に対してマインドフルネス療法を推奨している。取り組み方を教えてくれるモバイルアプリも登場し，瞑想の実践に新時代が到来している。 瞑想の研究アプローチもまた，同様に進化してきた。その研究の“波”を振り返ろう。1990年代半ば頃から2000年代初頭にかけて起きた第一波では，様々な精神的・身体的な健康問題を解決する
英オックスフォード大学のBen Green氏と米コロンビア大学のMehtaab Sawhney氏が発表した論文「Primes of the form p² + nq²」は、特定の条件を満たす素数の組み合わせが無限に存在することを証明した研究報告である。 ▲論文のトップページ keyboard_arrow_down 研究背景 keyboard_arrow_down 研究内容 素数は、1と自身以外では割り切れない数であり、整数の数学的な構成要素である。数学者たちは何百年もの間、素数の性質や組み合わせについて探求してきた。 素数に関連した最も有名な問題のひとつに、1640年に数学者Pierre de Fermatによって提案された命題「フェルマーの最終定理」がある。長い年月を経て、1995年に当時米プリンストン大学にいたAndrew Wiles氏が、フェルマーの最終定理の証明を発表した。この証明
このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」（シームレス）を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。 X： ＠shiropen2 米メリーランド大学と米ロチェスター大学に所属する研究者らが発表した論文「Non-Abelian Transport Distinguishes Three Usually Equivalent Notions of Entropy Production」は、量子系において、従来同等と考えれてきた3つのエントロピー増大の計算式が異なる結果を示すことを証明した研究報告である。 （関連記事：“エントロピー増大”を永遠に回避できる？ 量子系が示す新たな数学的証明、米コロラド大学が報告） 水に浮かぶ氷が溶ける過程では、氷と水の間で熱が交換され、無秩序さが増大する
現代宇宙論では、宇宙が無から量子効果によって創生されたという考えが活発に研究されています。しかし、その詳細に関する二つの有力な仮説「無境界仮説」と「トンネル仮説」のどちらが正しいか、長年論争が続いてきました。 松井宏樹 基礎物理学研究所特定研究員、岡林一賢 同特定研究員、本多正純 理化学研究所上級研究員、寺田隆広 名古屋大学特任助教らの研究チームは、人為的に仮説を選ぶことなく、宇宙の波動関数を第一原理から計算しました。従来の解析では数学的な曖昧さが残りますが、本研究チームはリサージェンスという手法でこの曖昧さを解消しました。最終的に、宇宙の波動関数は無境界仮説ではなくトンネル仮説に予言されるものになることを、一定の仮定の下で厳密に示しました。これらの結果は、無境界仮説とトンネル仮説の長年の論争の解決に向けた大きな一歩となることが期待されます。 本研究成果は、2024年10月3日に、国際学術
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