[14: シミュレーションは仮想実験ではない]

○ふーむ。実は今日お伺いしたかったことの一つに、コンピュータ・シミュレーションっていうのはどういう意味があるんだろう、ということもあったんです。僕ら素人が見てわかりやすい、というのはもちろんありますが、研究者の人たちにとってコンピュータ・シミュレーションというのはどういう意味を持っているのだろうかと。

■それはまさに、実験なんです。この薬とこの薬を混ぜてやるとどうなるか、というのと同じです。我々が扱っているようなシステムはそういう形で実験できないので、コンピュータの中で実験してやると。

○仮想実験ですよね。

■でも重力系で言えば、方程式はニュートンの方程式だし、それは正しいということが分かってますから、それがきちんと入っていれば、それは実際にやっているのと同じことなんです。ただ物事によってはもっと複雑な系で、モデル化しないといけないとかそういう場合は、やる人の考えとかが入ってしまって、実験という意味合いからはずれてしまうかもしれないんですけど、なるべく変な仮定を入れないで、物理法則だけに基づいたプログラムを作って、調べています。

○でも、たとえばN体シミュレーションでも、１０００体なら１０００体、という限定した形でやらないといけないじゃないですか。その辺に関してはどうなんですか。

■１０００体でやったとしても、少なくとも１０００体ではそれは正しいことなんですね。ただ問題は、考えないといけない系はもっと粒子数があって、その現実の系に近くするため、どんどん数が多くなったときどうなるかということなんですけども、そこからは理論化が必要です。じゃあ千体で起こった現象をどう説明するべきかということを考えないといけない。そしたら、実はこれこれこういうことが起こっているんだということが分かってきますよね。
　それが分かってきたら、粒子数が多くなってきたらどういう効果があるかということが予想つくわけです。そしたら「これはこれ以上変えても変わらない現象だな」とか「これは粒子数を変えたらどんどん変わるな」とか言えるようになるでしょ。じゃあ増やして行くならそれはどういうふうに粒子数に依存しているのかとか、そういうところを調べていくんです。

○なるほど。

■で、いきなり粒子数を１００倍にすることはできないから、取りあえず１０倍くらいにして合ってるかどうかを検証してみるんですね。で、粒子数がこう変化したらこうなるべきだと思ったとおりになったとすると、じゃあ確証はまだないけど１００倍１０００倍にしたらこういうふうになっていくはずであって、重力の影響はこうなっていくであろうということになる。あとは切り分けを作っていくわけですね。

○切り分け？

■１０００体使って作ったこの結果は、限られた系による実験結果なんだけど、これは非常に一般的な結果であると考えたり主張したりするわけです。で、いずれはコンピュータが進んでいけば、立証されていくだろうと。

○粒子数に依存するかしないかの問題を見極めてしまえば、あとは問題ない、と。

■ええ、そうです。
　ただ、そう予想していても違う結果が出たりすることは、あります。それが科学の発展というものですからね（笑）。

○そこらへんもいま一つよく分からないところなんですが、どうしてそういうことが起こるんでしょう。すごく単純な、分かり切っている原理に基づいている運動なわけじゃないですか。それがなんで、数が増えただけで、よく分からない多種多様なことが起こるんですか。繰り返しになっちゃいますが。

■ええ。こう言ったらいいですかね。物理法則はニュートンの方程式一本なんですが、重力場を伴う粒子集団になってしまうと、いろんな空間スケールが絡む物理が必要になるんです。いろんな時間スケールが混在する物理過程になっちゃうんです。
　たとえば、分子間力といったら特定のスケールでしか働かないんで、そのスケールでしか物事は起きないんですが、重力系になると、典型的な長さというのがなくなってしまうんです。これくらいの範囲の粒子数で起こる運動、それよりさらに大きな粒子数で起こる運動、そういうのがどんどん出てきてしまうわけです。階層構造がでてきてしまう。

○でもそれでも、かくかくしかじかの理由によって階層なり粒子数には依存しません、と言ってたものが、あとになって、すいません違いました、ってことがあるわけですよね。それはどうしてなんでしょう。

■ありますね。それは、我々が想像しなかった階層構造が出てきてしまうことが多いんですね。これくらいの粒子量で起こること、また別の粒子量で起こることはそれぞれ分かったとして、じゃあこれでイケルだろうと思ったのが、今度は違う粒子量で出てきてしまうんです。
　そうするとこのプロセス、このプロセス、このプロセスそれぞれのプロセスの強さの度合いが、粒子数の数を変えると、その大小関係が変わったりするんです。

○ふーん。

■この粒子数だとこっちのほうが強かったのに、こっちだと別のプロセスの方が強くきいてきたりするんです。粒子数依存性が違うんです。なので、この効果と効果だとこれでいいだろうと思っていたのが、ある閾値を超えたとたんに予期しない結果が出てきたりするんです。そこが面白いところでもあり、難しいところでもあるんです。

○素人からするとひたすら面白いですけどね。

■ええ。粒子数を変えても全く予想がつかないということはないんです。起こったことを分析すると、かなりのことは言えるんです。おおざっぱにはね。だから「ああ、この範囲までは説明できた」となることが喜びだし、そこで自分たちが考えてなかった結果が出てくると、それはまた新しい発見ですから考えることが増えるから、まあ楽しさとつらさは裏腹ですけどね。

○ふむふむ。

■だから科学者は、あっさり自分で言ったことを覆しますから。よく言うんですけどね、「人に否定されると悔しいんだけど、自分で否定する分には良い」と（笑）。

○ああ、それは分かりますね（笑）。

■自分が数年前に書いた論文を否定するというのは、ぜんぜん臆面もなくやります ね。

○それは楽しいんでしょうね。新しいことが分かって初めてそういうことができるわけですし。