『オッペンハイマー』がオスカーを独占！映画以外では、彼は原爆の父であるだけでなく

「原爆の父」オッペンハイマーは物議を醸す有名人だ。映画「オッペンハイマー」は、死後56年を経て、再び彼を世界世論のホットな話題の一人にした。彼の複雑な経験と性格のせいで、ほとんどの人は物理学の分野における彼の重要な貢献を見落としています。この記事では、オッペンハイマーの代表的かつ重要な業績をいくつか紹介し、物理学と天文学への彼の​​貢献をより深く理解できるようにします。

著者 |王山琴

J・ロバート・オッペンハイマー（1904-1967）は物議を醸す人物でした。彼は科学者や技術者のグループを率いて世界初の原子爆弾を開発し、それを爆発させることに成功した（「マンハッタン計画」）ことから、大きな名声を得て「原子爆弾の父」として認められました。彼は第二次世界大戦後、米国の水素爆弾製造に反対したため軍部や政府から弾圧され、また、かつて左翼の人物と親しかったことから検閲も受け、悲劇の人物となった。

マンハッタン計画のリーダーだった当時のオッペンハイマーのIDカードの写真。彼のID番号はK6でした。画像提供: ロスアラモス国立研究所

彼は多くの科学者仲間と親しい関係を持ち、共同研究を行っていたが、少なくとも2人の共同研究者の結婚に干渉したことで道徳的な批判も受けた。彼を天才だと考える人もいれば、気取った人だと考える人もいれば、女性をナンパするのが好きなプレイボーイだと考える人もいます。

オッペンハイマーの複雑な性格と経験のせいで、ほとんどの人は彼の物理学者としてのアイデンティティを無視し、したがって物理学と天文学への彼の​​重要な貢献を無視してきました。この記事では、オッペンハイマーの代表的かつ重要な業績をいくつか紹介し、物理学と天文学への彼の​​貢献をより深く理解できるようにします。

早期学習体験

オッペンハイマーは1904年4月22日にニューヨーク市のユダヤ人家庭に生まれた。彼の母親、エラ・オッペンハイマー（1869-1931）は画家でした。彼の父親は裕福な繊維輸入業者であったユリウス・ゼリグマン・オッペンハイマー（1871-1937）であった。

オッペンハイマーの父と母。画像出典: パブリックドメイン

1921年、オッペンハイマーは高校を卒業したが、大腸炎のため1年間休学した。 1922年、オッペンハイマーはハーバード大学に入学し、化学を専攻した。 1925年にハーバード大学を優秀な成績で卒業し、学士号を取得した。

オッペンハイマーの才能は部分的には遺伝によるものだったのかもしれない。彼の父親は大学には行ったことがないが、非常に有能だ。彼の弟のフランク・オッペンハイマー（1912-1985）も後に物理学者となり、原子核物理学を研究し、マンハッタン計画でウラン濃縮に取り組んだ。

1924年、オッペンハイマーはケンブリッジ大学に入学した。もともと彼は、実験物理学の名手として有名なアーネスト・ラザフォード（1871-1937）に師事したいと考えていたが、大学の指導教官は推薦状に、彼は理論は得意だが実験は苦手だと書いていた。ラザフォードはこの「逆推薦状」を読んで、当然ながら彼に興味を失ってしまった。しかし、ハーバード大学を卒業した後も、彼はケンブリッジ大学に進学しました。

おそらく何らかの交渉の末、当時のラザフォードの指導者ジョセフ・ジョン・トムソン（1856-1940）は、オッペンハイマーが基礎実験コースを修了するという条件で彼を受け入れた。この要求はオッペンハイマーをほとんど追い払おうとした。彼は実験技術の低さとホームシックに悩まされ、コースの講師であるパトリック・ブラケット（1897-1974）との関係は急激に悪化した。

ある時、オッペンハイマーはブラケットを毒殺しようとして彼の机の上に毒リンゴを置いた。幸いなことに、ブラケットはそれを食べませんでした。

映画「オッペンハイマー」では、後悔したオッペンハイマーが研究室に駆け込むと、研究室を訪れていたニールス・ボーア（1885-1962）が毒リンゴを手に取って食べようとしているのを偶然目撃する。オッペンハイマーはリンゴに虫がわいていると言って、それを奪い取ってゴミ箱に捨てた。このような偶然はおそらく映画、テレビ番組、小説の中にしか存在しないので、このプロットはフィクションであるはずです。

実際、オッペンハイマーは師匠を毒殺しようとして刑務所行きになりかけた。オッペンハイマー氏の両親はケンブリッジ大学に対し、彼を刑事告訴したり退学処分にしたりしないよう要請した。オッペンハイマーは最終的に保護観察処分を受け、心理療法のためにロンドンの精神科医と定期的に面談することが義務付けられた。もし彼が本当に毒リンゴを取って捨てていたら、誰もそれを知ることはなかっただろうし、彼は刑務所に行くこともなかっただろう。

災害を逃れたブラケットは、実験物理学における功績により1948年のノーベル物理学賞を受賞した。

分子連続体、分子動力学、化学結合

1926年、ケンブリッジ大学の研究室で1年間過ごした後、オッペンハイマーは当時世界の物理学の中心地の一つであったゲッティンゲン大学に行き、量子力学の巨匠マックス・ボルン（1882-1970）のもとで学びました。その1年前、ヴェルナー・ハイゼンベルク（1901-1976）が量子力学の行列形式を確立し、量子力学が誕生しました。ボルンとパスクアル・ジョルダン（1902-1980）は、ハイゼンベルクとともにこの画期的な研究を同年に完成させました。

オッペンハイマーはゲッティンゲン大学で素晴らしい時間を過ごしました。 1926年、オッペンハイマーは分子連続体の量子理論を完成させた。彼は電子遷移の確率を計算する方法を得て、それを用いて水素とX線の光電効果を計算し、K端の吸収係数を求めた。彼の計算は太陽によるX線吸収の観測とは一致したが、実験室でのヘリウムによるX線吸収の観測とは一致しなかった。何年も経ってから、太陽は主に水素で構成されていることが確認され、彼の計算は正しかったことが判明しました。

1927年3月、23歳のオッペンハイマーは博士論文審査に合格し、博士号を取得した。当時、彼は大学を卒業してから2年も経っておらず、博士課程に入学してからわずか1年でした。

防衛委員会の委員長は、グスタフ・ヘルツ（1887-1975）とともにフランク・ヘルツの実験を行い、ボーアの水素原子のエネルギー準位理論を証明したことで有名なジェームズ・フランク（1882-1964）でした。この功績により、二人は1925年にノーベル物理学賞を受賞した。ここでのヘルツは、電磁波理論を検証したハインリッヒ・ヘルツ（1857-1894）の弟の息子です。

フランクさんは弁論後、「弁論が終わってよかった。質問したのは彼だった」と語った。 （通常、審査委員は学生に質問をして、彼らの真の能力を試します。）

1927 年、オッペンハイマーとボーンは分子動力学の研究に関する重要な論文を発表しました。 （この論文は同年8月に同誌に受理されたため、博士号を取得した後に提出されたことになる。しかし、オッペンハイマーは博士号を取得する前にボーンと共同研究すべきだった。）この論文では、分子内の原子核の動きと電子の動きを分離し、原子核の動きを無視することで、量子力学的手法を用いて分子の動的特性を計算できるようにしている。この近似法はボルン・オッペンハイマー近似と呼ばれ、量子化学や分子物理学の重要な基礎の 1 つです。

映画「オッペンハイマー」では、オッペンハイマーとハイゼンベルクが初めて出会ったとき、ハイゼンベルクはボルン・オッペンハイマー近似に言及しながら、オッペンハイマーの分子に関する研究を称賛した。ハイゼンベルクはオッペンハイマーよりわずか3歳年上でしたが、量子力学を創始したことで当時の物理学の分野における第一人者の一人となりました。それに比べると、オッペンハイマーは当時まだ比較的若かった。ハイゼンベルクが学問の長老としての口調でオッペンハイマーを称賛するのは当然のことだ。

ヨーロッパ滞在中に、オッペンハイマーは12本以上の論文を発表しました。これらの質の高い論文により、彼は 1927 年 9 月にカリフォルニア工科大学 (Caltech) が提供した米国国立研究会議フェローシップを難なく獲得しました。

カリフォルニア工科大学在学中、オッペンハイマーはライナス・ポーリング（1901-1994）と親しい友人関係を育んだ。彼らは化学結合の性質の研究で協力し、オッペンハイマーが数学的計算を行い、ポーリングがその結果を解釈した。しかし、オッペンハイマーがポーリングの妻と付き合い始めたため、彼らの友情はすぐに終わりました。ポーリングは1954年にノーベル化学賞、1962年に平和賞を受賞し、ノーベル賞ダブル受賞者の一人となった。

1928年の秋、オッペンハイマーはオランダのライデン大学を訪れ、学んだばかりのオランダ語で報告書を提出した。この時期に彼は「オプジェ」というあだ名をつけ、後に彼の生徒たちはそれを英語で「オッピー」と翻訳した。映画「オッペンハイマー」で、友人たちが使う「オッピー」という名前や、生徒たちが一斉に「オッピー、オッピー、オッピー…」と叫ぶシーンは、これに由来しています。

陽電子理論

中国に戻った後、オッペンハイマーはカリフォルニア大学バークレー校（UCB）物理学科の准教授として採用され、カリフォルニア工科大学からパートタイムで働くよう招待された。

1928 年、ポール・ディラック (1902-1984) は量子力学と相対性理論を組み合わせて相対論的量子力学を確立しました。ディラックは、この方程式が電子を表す正のエネルギー解に加えて、陽子を表す負のエネルギー解も導くことを発見しました。

1930年、オッペンハイマーは「場と物質の相互作用の理論に関する覚書」と題する論文を発表し、その中でディラックの見解に異議を唱えた。彼は、負のエネルギー溶液に対応する粒子の質量は電子の質量と等しいはずだと信じていましたが、陽子の質量は電子の質量よりもはるかに大きいため、負のエネルギー溶液は陽子ではあり得ません。負のエネルギー溶液が陽子であれば、水素原子はすぐに自己破壊します。有名な数理物理学者ヘルマン・ワイル（1885-1955）も1931年に、負のエネルギー解に対応する粒子の質量は電子の質量と等しくなるはずだと提唱しました。

オッペンハイマーとワイルの提唱を受けて、ディラックは 1931 年に、負のエネルギー解は、質量が電子と等しく、電荷が電子と反対、つまり正に帯電している未発見の粒子を表すと提唱しました。これが陽電子です。実際、オッペンハイマーの 1930 年の論文は、本質的に陽電子の存在を予測していました。

1936年、カール・デイビッド・アンダーソン（1905-1991）が宇宙線の中に陽電子を発見しました。これは人類が反粒子を発見した初めての事例でした。アンダーソンはこの功績により1936年のノーベル物理学賞を受賞した。

ラムシフトと量子電磁力学

ディラック方程式によれば、水素原子の 2 つのエネルギー レベル 2S1/2 と 2P1/2 は同じエネルギーを持ちます (「縮退」)。 1931年、オッペンハイマーと彼の学生ハーヴェイ・ホールは「光電効果の相対論的理論」と題する論文を発表し、2つのエネルギーレベルは実際には異なるエネルギーを持っていることを指摘した。ホールは1931年に博士号を取得し、オッペンハイマーの最初の博士課程の学生となった。

1947年、オッペンハイマーのもう一人の博士課程の学生であるウィリス・ラム（1913年 - 2008年、1938年にオッペンハイマーの指導の下で博士号を取得）とロバート・レザーフォード（1912年 - 1981年、ラムの博士課程の学生、上記のラザフォードではない）が、マイクロ波技術を使用して、2つのエネルギーレベル間のエネルギー差を実験的に測定しました。したがって、この差は「ラムシフト」と呼ばれました。ラムはラムシフトの発見により1955年のノーベル物理学賞を受賞した。

ラムシフトが発見された同じ年に、ハンス・ベーテ（1906-2005）がラムシフトのメカニズムを初めて説明し、量子電磁力学（QED）の発展の基礎を築きました。ベーテは原子核物理学に深い基礎を持っていました。彼は恒星内部の核反応に関する先駆的な研究を行い、核天体物理学の権威となり、1967年にノーベル物理学賞を受賞した。

ベーテは第二次世界大戦中にマンハッタン計画にも参加し、理論グループのリーダーを務めた。彼は原子爆弾の「臨界質量」の計算と「爆縮方式」の設計に決定的な役割を果たした。映画「オッペンハイマー」では、ベーテは非常に重要な役割を演じています。映画によく登場する、コアの周りの破片は、爆縮法で必要なものです。 （これらの破片が爆発した後、中心に向かって極めて均一な圧力が発生します。強い圧縮により、放射性物質の中心核の臨界質量が中心核の質量以下に減少し、連鎖反応が開始され、爆発に成功します。）

ベス。画像提供: ロスアラモス国立研究所

後にQEDの巨匠の一人となったジュリアン・シュウィンガー（1918-1994）もオッペンハイマーとつながりがあった。博士号を取得後彼は21歳で、1939年から1941年までカリフォルニア大学バーミンガム校でオッペンハイマーのもとで博士研究員として働き、QED分野への貢献により1965年のノーベル物理学賞を受賞した。彼はUCBで働いていたときに、ある程度オッペンハイマーの影響を受けたのかもしれない。

オッペンハイマーは、博士課程の学生やポスドクがティーチングアシスタントを務めていたとき、彼らと座ってさまざまな質問をするのが好きだったと言われています。オッペンハイマーは、シュウィンガーが助手を務めていたときもそうし続けました。しかし、シュウィンガーは素早く完璧な返答でオッペンハイマーがこの習慣をやめるのをすぐに助けました（シュウィンガーが去った後、オッペンハイマーがこの習慣を再開したかどうかは不明です）。

シュヴィンガーは、オッペンハイマーの良き友人であり、映画「オッペンハイマー」で重要な役を演じたラビ（イジドール・ラビ、1898年 - 1988年）のお気に入りの生徒でした。

オッペンハイマー・フィリップス法

オッペンハイマーはUCB在学中、実験物理学の巨匠アーネスト・ローレンス（1901-1958）と親しい関係を築いた。ローレンスは映画『オッペンハイマー』でも主要な役を演じた。

ローレンスは世界初のサイクロトロンを発明し、UCB に放射線研究所を設立しました。この研究所は後にローレンス・バークレー国立研究所 (LBNL) となりました。オッペンハイマーはローレンスのチームが得た実験データに対して理論的な説明を行った。

LBNLの市内通勤バス。画像出典: バークレーのダウンタウンで著者が撮影した写真

1935 年、エドウィン・マクミラン (1907-1991)、ローレンス、ロバート・ソーントンはサイクロトロンを使用して重陽子ビームを加速し、標的の原子核に衝突させました。重水素原子核は陽子と中性子で構成されています。重陽子が標的原子核に衝突すると、標的原子核の陽子の反発力により、重陽子内の陽子は相対的に遠ざかり、中性子が標的に向かうようになります。重陽子の速度が速い場合、その中の中性子はより重い標的原子核と融合し、残りの陽子は逃げ出します。

マクミランらは、重陽子のエネルギーが低い場合、または標的の原子核が軽い場合には、結果がジョージ・ガモフ（1904-1968）の理論と一致することを発見した。重陽子のエネルギーが高かったり、標的の原子核が重かったりすると、原子核相互作用の能力はガモフの理論の予測よりも低くなります。 (マクミランは後にマンハッタン計画に参加し、原子物理学と化学への重要な貢献により 1951 年のノーベル化学賞を受賞しました。彼の学部時代の指導者はポーリングでした。)

マクミラン（左）とローレンス（右）。画像出典: ENERGY.GOV

1935年、オッペンハイマーと彼の最初の博士課程の学生の一人であるメルバ・フィリップス（1907年 - 2004年、1933年に博士号を取得）は、「重陽子の変換関数に関する注記」と題する論文を発表し、この結果を説明する理論を提案した。この理論では、衝突中にシステム全体で熱損失がないことを前提とする断熱近似を使用します。この理論はオッペンハイマー・フィリップス過程として知られるようになり、初期の原子核物理学における重要な発展であり、現在でも使用されています。

中性子星の究極の質量

1936年、32歳でオッペンハイマーは教授になった。この頃、彼は天体物理学に興味を持ち始めました。

1938 年、オッペンハイマーと博士研究員のロバート・サーバー (1909-1997) は、安定した中性子コアの質量の上限を研究した「恒星中性子コアの安定性について」を発表しました。

1939年、オッペンハイマーと彼の弟子ジョージ・ボルコフ（1914-2000）は「大質量中性子核について」を出版し、中性子星の質量には限界があることをさらに証明した。この限界を超えると、中性子星は安定した状態を保てなくなり、重力の影響を受けて妨げられることなく縮小します。

この研究はリチャード・トールマン (1881-1948) の 1934 年と 1939 年の研究に基づいているため、この限界は「トールマン-オッペンハイマー-フォルコフ限界」、または略して TOV 限界と呼ばれています。

オッペンハイマーとヴォルコフの論文では中性子間の縮退圧力のみが考慮されていたため、TOV 制限はわずか 0.7 太陽質量しか得られませんでした。しかし、熱圧力と中性子の間の強い相互作用は無視されていました。その後の研究ではこれらの要因が考慮され、TOV 制限は 1.5 太陽から 3 太陽の範囲とされました。

非常に高密度の物質の状態方程式は非常に複雑であるため、TOV 限界の正確な値は決定されていません。現在では、このような重い中性子星が観測によって確認されているため、この値は太陽 2 個分を超える可能性があると確信できます。連星中性子星合体イベント GW170817 に関する研究では、中性子星の TOV 限界が 2.17 太陽を超える可能性があることが示されています。

オッペンハイマーとトールマンは親しい友人であり、彼の作品はトールマンの作品の影響を受けていたが、後に彼はトールマンの結婚に干渉した。彼は1928年にトールマンの妻、ルース・トールマン（1893-1957）と出会い（ルースは1924年にトールマンと結婚した）、二人は最初は友人となり、第二次世界大戦の終結後に恋人になった。トールマンはポーリングの博士課程時代の2人の指導者のうちの1人だった。実際に師匠と弟子の結婚に次々に介入していたとは驚きです。

この関係は長くは続かず、オッペンハイマーはすぐにカリフォルニア工科大学を去り、1947年にプリンストン高等研究所 (IAS) の所長に就任した。1948年にトールマンは心臓発作で亡くなり、オッペンハイマーとルースは断続的に関係を続けた。映画「オッペンハイマー」の中で、オッペンハイマーは「トールマンは失恋で亡くなった」という噂を否定しており、これと関連している。

ブラックホール：巨大な物体の継続的な収縮

1915年末、アインシュタインは一般相対性理論を確立しました。その後すぐに、カール・シュヴァルツシルト (1873-1916) は、球対称の静止天体の近くの時空の測定基準 (無限小距離の二乗) を表す式、つまり「シュヴァルツシルト測定基準」を導き出しました。

シュワルツシルト計量の表現は、半径がゼロの箇所と半径が 2GM/c2 に等しい箇所の 2 つの箇所で無限大になります。後者は、球対称で静止した非荷電天体の「シュヴァルツシルト半径」、「重力半径」、または「事象の地平線」と呼ばれます。ここでの無限大は、他の座標を使用することで排除できます。ただし、半径ゼロの無限大は除去できません。物質がこの点まで集中すると、その密度は無限大となり、それが「特異点」となります。 (後に開発された時空幾何学の言語を使用すると、測地線は特異点で破綻します。)

球対称の静止非荷電ブラックホール（シュワルツシルト ブラックホール）の模式図。画像中央の赤い点は、密度が無限大となる特異点です。境界は事象の地平線であり、事象の地平線から中心までの距離はシュワルツシルト半径です。出典: サンドストーム

1939年、アルバート・アインシュタイン（1879-1955）は、一般相対性理論を用いてブラックホールは生成できないことを証明した論文「多数の重力質量からなる球対称性の静止系について」を発表しました。

同年、オッペンハイマーと博士課程の学生ハートランド・スナイダー（1913-1962）は、オッペンハイマーとフォルコフの最近の論文に基づいて、一般相対性理論を用いて質量がTOV限界を超える星の収縮を研究し、9月1日に論文「継続的な重力収縮について」を発表しました。

この論文で、オッペンハイマーとスナイダーは、十分な質量を持つ恒星が核燃料を使い果たした後、恒星自身の重力によって収縮し続け、シュワルツシルト半径まで縮小することを証明した。

シュワルツシルト半径内では光さえも逃げることができず、天体全体が暗くなります。このような天体は後に「ブラックホール」と呼ばれるようになりました。オッペンハイマーとスナイダーによるこの論文は、実は一般相対性理論の枠組みの中でブラックホールの形成を明示的に提案した最初の論文でした。

この論文で、オッペンハイマーとスナイダーは、星が縮小するにつれて、その表面の重力強度がますます強くなり、星の光の重力赤方偏移がますます顕著になり、遠方の観測者が検出する星の光はますます赤くなり、徐々に長波放射になることを非常に具体的に指摘しました。遠方の観測者が星がシュワルツシルト半径まで縮小するのを見るのに必要な時間は無限大になるため、この結果は決して見られないでしょう。しかし、星の表面の縮小とともに落下する観測者（「共動観測者」）は、時間の経過を依然として感じます（著者注：潮汐力によって引き裂かれたり死んだりしない限り）。そして、シュワルツシルト半径まで落下するのを感じるのに約 1 日しかかかりません。これらの結論は今日でも当てはまります。

宇宙飛行士がブラックホールの事象の地平線を外側から内側へ通過する想像図 (球対称で静止した非荷電ブラックホールの場合、事象の地平線はシュワルツシルト半径です)。遠くにいる観察者は彼が事象の地平線に到達するのを見ることはできませんが、彼自身は自分が事象の地平線に近づき、そこを通過するのを見ることができます。画像クレジット: Roen Kelly

オッペンハイマーとスナイダーの論文には、数か月前に発表されたアインシュタインの論文については触れられていなかった。当時、彼らはアインシュタインの論文を読んでいなかった可能性が高く、アインシュタインを直接反論することが適切または不必要であるとは感じていなかった可能性があります。

アインシュタインとオッペンハイマー、1950 年。画像提供: 米国政府。国防脅威削減局

映画「オッペンハイマー」では、オッペンハイマーらがこの論文の出版を祝う様子が描かれている。映画では、登場人物の言葉を使って、ヒトラーが戦争を開始したというニュースが新聞に影を落としたことを語っている。実際、この大事件が脚光を浴びなかったとしても、この論文が当時の学界全体に波紋を呼ぶことはなかっただろう。なぜなら、当時の物理学界では量子力学に関連したテーマを研究するのが一般的で、一般相対性理論は当時あまり人気のない研究分野だったからだ。

さらに、オッペンハイマーとスナイダーの論文で得られた結論は、当時一般相対性理論を研究していた学者たちには認められなかった。オッペンハイマー自身もこのことにあまり満足していなかっただろうと思う。彼はこの分野の研究を二度と行わなかったからだ。

数十年後になってようやく天文学者たちは観測を通じて、宇宙にブラックホールが存在することを徐々に突き止めました。 2017年、国際チームが世界中のいくつかのサブミリ波望遠鏡を（一時的に）イベント・ホライズン・テレスコープに統合し、銀河M87の中心にある超大質量ブラックホールを撮影し、人類が撮影したブラックホールの写真を初めて取得しました。

イベント・ホライズン・テレスコープは、M87の中心にある超大質量ブラックホール（画像中央の黒い部分）と、大量の放射線を放出する周囲の物質を捉えた。この画像は、異なる温度の物質から放出されるサブミリ波放射線を異なる色で表した疑似カラー画像です。画像提供: イベント・ホライズン・テレスコープ

物理学の歴史における後の専門家は、オッペンハイマーの生涯における最も重要な貢献はブラックホールの必然的な形成を予測したことであると一般的に考えている。しかし、オッペンハイマー自身はそうは考えていなかった。彼は自分の最も重要な研究は電子と陽電子に関するものだと信じていた。

世界は彼にノーベル賞を与えるべきだ

オッペンハイマーは1946年、1951年、1967年の3度、ノーベル物理学賞にノミネートされたが、受賞することはなかった。

オッペンハイマーが科学研究で受賞した唯一の賞は、1963 年のエンリコ・フェルミ賞でした。この賞は、その極めて重要な時期に彼が理論物理学と原子爆弾の開発に貢献したことに対して授与されました。エドワード・テラー（1908-2003）は、両者の間の亀裂を修復するために彼を勝者として指名した。この賞にはオッペンハイマーの名誉回復を狙った政治的意図が多少含まれていたが、彼は科学的業績と原子爆弾製造への貢献によりこの賞を受けるに値した。映画「オッペンハイマー」では、年老いたオッペンハイマーが勲章を授与され、親友のラビが足を引きずりながら彼と握手する場面があった。テイラー氏も握手をしにやって来て、オッペンハイマー氏も彼と握手した。これは映画の中で最も感動的なシーンの一つです。

1968年のノーベル物理学賞受賞者であるルイス・アルバレス（1911-1988）は、もしオッペンハイマーが生きていてブラックホールが観測によって確認されていたら、中性子星とブラックホールに関する研究でノーベル物理学賞を受賞していたかもしれないと考えていた。

しかし、彼は明らかにこの日を待っていなかった。彼は多量の喫煙習慣が原因で咽頭がんを患い、放射線治療と化学療法が奏効せず、1967年2月18日に62歳（63歳の誕生日前）で亡くなった。

1946年、オッペンハイマーはタバコを一度も手放さなかった。画像提供: エド・ウェストコット (米国政府写真家)

2020年、ロジャー・ペンローズ（1931年-）は、厳密な数学的手法を用いてブラックホールが必ず形成されることを証明したことでノーベル物理学賞を受賞しました。 1939年、オッペンハイマーとスナイダーは、ペンローズが8歳だったときに、この点を物理的に初めて証明しました。

1988年までしか生きていなかったアルバレスは、ブラックホールの形成を予測したオッペンハイマーはノーベル賞に値すると信じていた。ブラックホールが形成可能であることを数学的に証明してノーベル賞を受賞したペンローズと比べると、世界はオッペンハイマーにノーベル物理学賞を与えるべきだと私たちは確信できる。

彼は優秀な物理学者ですか？

オッペンハイマーの科学者としての経歴は長くは続かなかった。彼が重要な論文を発表し始めた1926年から論文の発表をやめた1950年までは、わずか25年ほどしかありませんでした。

この 25 年間、彼の研究は頻繁に中断または妨害されました。1942 年から 1945 年にかけて、彼はマンハッタン計画を主導したため、基本的に研究を中断しました。 1947年からIASの所長に就任し、米国原子力委員会の一般諮問委員会の委員長を務めた。 1949年と1950年に、彼は水素爆弾についての議論に参加した。こうした管理上の義務と議論によって、オッペンハイマーが研究に費やせる時間が大幅に短縮されたのは明らかだ。実際、1945年にカリフォルニア工科大学に戻ったとき、彼はもはや研究に集中できないことに気づき、それが後に経営関連の職に就くことを望んだ理由であるはずだ。

1942年にマンハッタン計画を指揮していたオッペンハイマー（右）とレスリー・グローブス・ジュニア将軍（1896-1970）（左）。画像提供：ロスアラモス国立研究所

オッペンハイマーの最後の重要な業績は、1939年にブラックホールは必ず形成されるという予測であったと言える。そのため、彼が物理学と天体物理学の分野で活躍したのはわずか14年ほどでした。この 14 年間でさえ、彼の興味が広すぎたために物理学に全神経を集中することができなかったのは非常に残念なことでした (ラビは婉曲的に「オッペンハイマーは科学的伝統以外の分野で教育を受けすぎていた」と述べました)。

彼の伝説的な生涯を振り返ると、わずか1年で博士号を取得し、26歳でディラックの間違いを指摘し、35歳で中性子星の限界質量とブラックホールの形成に関する先駆的な研究を完成し、物理学の分野で地位を確立しました。

オッペンハイマーはUCB在籍中、卓越した物理学と経営手腕によりUCBの理論物理学を世界レベルにまで引き上げ（映画「オッペンハイマー」では、公聴会で関係者がUCBの物理学は一流なのになぜヨーロッパに留学したのかとオッペンハイマーに尋ねたところ、オッペンハイマーは「はい、それは私が確立したものです」と答えた）、多くの博士課程の学生を育成し、そのうちの何人かは有名な物理学者になった。

オッペンハイマーは発見する価値のあることを何も発見せず、良い物理学者にはならなかったと考える人もいます。この評価は公平ではありません。物理学の分野における彼の業績は、アインシュタイン、ボーア、ハイゼンベルクなどの業績ほど大きくはないが、それでも彼は優秀で傑出した物理学者です。上で述べたように、ブラックホールに関する彼の研究はノーベル物理学賞に値するほど優れていたが、彼は長生きできなかっただけである。

しかし、たとえ彼が100歳まで生きたとしても、ノーベル賞を受賞することはできないだろう。 2020年にペンローズがブラックホールでノーベル賞を受賞したとき、オッペンハイマーがまだ生きていたら、彼は116歳になっていただろう。これほど長生きしたノーベル賞受賞者はかつていなかった。ノーベル賞委員会は時として慎重かつ保守的すぎると、残念に思うしかありません。

しかしながら、科学者の貢献はノーベル賞を受賞したかどうかで測られるものではないことも理解すべきです。もし彼がノーベル賞に値する研究をしていたなら、それは彼の優秀さを証明するのに十分であり、後世に記憶されるのに十分であっただろう。

したがって、オッペンハイマーの物理学と天文学への重要な貢献は、将来の世代に記憶されるに値する。

追記: 私がカリフォルニア大学バーミンガム校の天文学科で学んでいたとき、シュウィンガーに関する情報を読んで、彼とオッペンハイマーがともにカリフォルニア大学バーミンガム校の物理学科で働いていたことを知りました。 UCB 物理学科の建物は天文学科の建物の隣にあります。オッペンハイマーとシュウィンガーの両者がここで働いていたことを知った後、私はUCB物理学棟に入ったときに畏敬の念を覚えました。今日この記事を書くことは、物理学と天文学におけるオッペンハイマーの業績に対する遅ればせながらの賛辞です。彼は物議を醸す人物だ。しかし、彼が微視的世界と宇宙の両方に対する人類の理解に貢献したことは疑いようがありません。

この記事は科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けています

制作：中国科学技術協会科学普及部

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