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韓国人「ブラックホールの難題を解いたソウル科学高校生たち、医学部に行く気はない…研究に忠実に」と話題に
ブラックホール熱力学と重力場方程式の新たな繋がりを解明
ソウル科学高校のクォン・ヨンジュン物理教師とペ・イジン、チャン・グニョン君
外部の助けなしに校内研究で成果…1年半を投資
[ソウル=ニューシス]チョン・イェビン記者 = 「周囲からは医学部に行くのはどうかと言われましたが、一度も考えたことはなく、浪人して医学部に行くつもりもありません。私がその方々の分まで忠実に研究する研究者になります。」
23日午前、ブラックホール熱力学とアインシュタイン場の方程式の統合的な繋がりを解明したソウル科学高等学校卒業生のペ・イジン君（18）がこのように述べた。ソウル科学高校は、師弟が協力してブラックホール熱力学と重力場方程式の新しい繋がりを解明し、これを物理学分野の著名なSCI国際学術誌「International Journal of Modern Physics D」に掲載するという快挙を成し遂げた。
責任著者であるクォン・ヨンジュン物理教師と今年2月に卒業したペ・イジン、アン・ゴヌ、チャン・グニョン学生は約1年6ヶ月間、毎週水曜日の午後に研究活動を共に行い、随時コミュニケーションを取りながらこのような成果を上げた。
この日インタビューに応じたペ・イジン君とチャン・グニョン君（19）はそれぞれソウル大学電気情報工学部と物理天文学部に進学した。自然科学系の最上位圏の学生の多くが医学部へ向かう現実の中で、二人は「研究」の楽しさを声を揃えて強調した。チャン君は「国際物理オリンピックに出て経験したことを基にもっと物理を勉強したいと思い、医学部については今考えていません」とし、「そちらよりも基礎科学と共に工学も勉強したいです」と語った。
今回の研究は、ブラックホールが熱力学第一法則に従うという事実を重力場方程式から直接導き出すという物理学界の長年の課題に正面から挑戦した結果物だ。既存の研究は体積を活用した方式に留まり、内部と外部に二つの地平線が共存する「回転したり電荷を帯びたブラックホール」には適用しにくいという根本的な限界があった。
クォン教師と学生たちは、体積の代わりに「エントロピー変化」を重力場方程式に導入するという発想の転換でこの難題を突破した。エントロピーは内部と外部の地平線情報を同時に包括するため、球対称性のない一般的なブラックホールや高次重力理論においても追加の制約条件なしに熱力学第一法則が自然に導き出されることを証明した。
このテーマは、クォン教師が博士研究員（ポスドク）として在職していた頃から深く掘り下げてきた長年の課題だった。クォン教師は「ポスドク課程にいた時に関連テーマを研究していましたが、当時は完成させることができずに職場を移ることになり、終えられなかった心残りがたくさんありました」とし、「幸いにもソウル科学高校で『R&E（Research & Education）』プログラムと卒業論文研究まで1年半から2年ほど学生たちとテーマについて深く計算し、結果を分析して有意義で既存研究の限界点を解決できる方法を見つけました。学生たちとこれなら十分に研究成果として認められるだろうと思い、一緒に論文を書いてみようと提案しました」と語った。
体積の代わりにエントロピー変化を場の方程式に導入するというアイデアも、師弟間の絶え間ない対話の中で芽生えた。クォン教師は「私たちが一緒に話し合いながら方法を考え出しました」とし、「ソウル科学高校の以前の卒業生ともこの研究をしていました。関連研究を通じてこのような方向に進むべきではないかという考えがあり、その学生も論文の謝辞に名前が入っています」と明らかにした。
今回の成果がさらに注目される理由は、大学や外部研究機関の助けなしにソウル科学高校の校内教育システムだけで成し遂げられた点だ。学生たちはR&E、「卒業論文」に続く正規教育課程と「創意融合特講」の授業を経て研究能力を培っていった。チャン君とペ君はクォン教師に「一般相対性理論」に関する創意融合特講の開設を直接申請し、志を同じくする友人たちを集めて共に勉強した。ペ君は「私たちが受講した特講は研究と関連する一般相対性理論で、一学期間講義を聞くことになりました」とし、「創意融合特講は関心のある学生が聞くものなので、一緒に勉強する友達を集めて申請しました」と伝えた。
研究は2年生の1学期に始まり、3年生の2学期まで続いた。R&Eプログラムを通じて小論文の形で下絵を描いた後、クォン教師と学生たちが3年生になっても意欲を持って研究を続け、論文掲載という結実で完成させた。受験を控えた高校3年生だっただけに、現実的な負担がなかったわけではない。チャン君は「やはり3年生の終わりだったので、このような論文作成や研究を続けることに時間を投資することに皆が負担を感じました」としながらも、「1年半以上の間、一緒に研究し、成果が実を結びそうに見える状況で、受験の方がもっと重要だと考えられることもありましたが、情熱を持って研究に集中できました」と語った。ペ君も「負担感はありましたが、研究過程自体が興味深く、うまくいかない部分や解消されない問題を研究しながら発生する摩擦をどのように解決できるかという答えを探す過程、論文完成過程に対する情熱があったので両立が可能でした」と述べた。
弟子たちの熱意は教師にとっても深い喜びとなった。クォン教師は「論文掲載後、学生たちとお互いにおめでとうと言い合ったのですが、学生たちがまた研究したいと言いました」とし、「私が冗談で論文をまた書くかと聞いたら、また書きたいと言ったので嬉しかったです」と笑った。
一方、今回の研究は重力を熱力学的な現象として解釈する「創発重力（emergent gravity）」理論の拡張に重要な理論的根拠を提供すると期待されている。
引用元記事:https://n.news.naver.com/article/003/0014022584
