Discovery is not the opposite of application

科学の大論争：なぜ一つに絞れないのか

科学を、活気に満ちた巨大な都市だと想像してみてください。この都市には、主に2種類の建設者がいます。一方は「応用建築家」で、彼らは今すぐ家や橋、病院を建設します。彼らは「どうすればきれいな水が得られるか？」や「この特定のインフルエンザをどうやって治すか？」といった、目の前の問題を解決します。もう一方は「発見建築家」です。彼らは星を見つめ、「重力は何でできているのか？」や「宇宙はどうやって始まったのか？」と問いかける夢想家たちです。彼らは今日触れることができるものを何も作っていません。ただ、ゲームのルールを理解しようとしているのです。

長い間、人々はこの2つのグループが同じ予算の山を奪い合っていると議論してきました。その議論はこうです。「資金が不足しているのだから、夢想家への資金提供を止めて、その分を家を建てる人たちに回すべきだ。結局のところ、家は『今』役に立つが、宇宙を理解することは贅沢品のように感じられるからだ」。この考え方は、アメリカやイギリスの政府機関で支持を集めています。しかし、ここに落とし穴があります。もし、夢想家たちが、実は家が崩れないようにするための土台を作っているのだとしたらどうでしょうか？ もし、「役に立たない」とされる問いこそが、明日必要となる道具を発明するための唯一の方法なのだとしたら？ これが、ケンブリッジ大学の科学者、ヒラニヤ・ペイリスが新しい論文で取り組んでいる大きな問いです。彼女は、発見と応用を敵対するものとして扱うことは、都市全体を壊しかねない重大な間違いであることを示そうとしています。

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論文の核心：それはゼロサムゲームではない

「発見は応用の反対ではない（Discovery is not the opposite of application）」と題された彼女の論文の中で、ヒラニヤ・ペイリスは、「好奇心」か「有用性」かを選択するという考えは罠であると主張しています。彼女は、基礎科学への資金提供を削って応用プロジェクトに回すことは、スカイスクレイパー（超高層ビル）の予算を節約するためにその基礎部分を取り除くようなものだと述べています。今日、数枚のコインを節約することはできるかもしれませんが、最終的には建物全体が崩壊してしまうでしょう。

経済的な罠
ペイリスは、この「基礎を削る」という考えの背後にある数学が間違っていると指摘しています。政府はしばしば予算を見て、「基礎科学はコストがかかり、すぐに成果が出ないので、削減しよう」と考えます。しかし、彼女はこれが経済の見方として極めて不適切であると説明します。研究に1ドル投入するごとに、経済は約10ドルのリターンを得るという研究結果があります（イギリスの場合）。アメリカでも、非常に保守的な予測に基づいても、1ドルの支出に対して約5ドルのリターンがあります。

これは森を植えることに似ています。もし来週すぐに実を結ぶ木だけを植えれば、すぐに軽食を得られます。しかし、成長に数十年かかる深い根を持つ木を植えれば、それらは最終的に木材や日陰を提供し、あらゆるものを支えるエコシステムを作り上げます。論文では、この「深い根」の研究に資金を投じるコストは極めて小さい（イギリスの総公共支出の0連続0.1%未満）と記されています。これを失っても、節約できる金額はわずかですが、失われるのは科学者たちの世代とそのスキルです。

「ヘビーテイル」の驚き
ペイリスが述べる最も興味深い点の一つは、発見がどのように起こるかについてです。彼女は、基礎研究から得られる利益は、安定的で予測可能な流れではやってこないと言います。代わりに、それは「ヘビーテイル分布（厚い尾の分布）」に従います。これは、専門的な言い方ですが、ほとんどの場合は大きなリターンは見られませんが、時折、予測不可能なほど巨大で世界を変えるような「大当たり」がやってくるということを意味します。

宝くじを買う場面を想像してください。もし「安全」または「当たりやすそう」に見える番号のチケットだけを買えば、少しは当たるかもしれません。しかし、人生を変えるような真のジャックポットは、誰も予想しなかった稀で奇妙な数字です。もし予算を全面的にカットすれば、それらの稀で奇妙な数字のチケットを買うことを止めてしまうことになります。お金は節約できるかもしれませんが、大きな賞品を勝ち取るチャンスを自ら放棄することになるのです。論文は、どの研究が次の大きなブレイクスルーにつながるかを予測することはできないため、予算を削ることは、その発見を見つける確率を下げてしまうのだと主張しています。

重力のハンターたちの物語
発見と応用が実際には同じものであることを証明するために、ペイリスはイギリスの重力波プログラムの物語を挙げています。40年間、イギリスの科学者たちは、ブラックホールの衝突によって生じる時空のさざなみを検出するために研究を続けてきました。数十年間、彼らは単に「ノイズ」を測定し、幽霊を追いかけているだけのように見えました。それは純粋な好奇心によるものでした。

しかし2015年、彼らはついに信号を捉えました。それは宇宙に対する私たちの見方を変えた、ノーベル賞級の瞬間でした。しかし、ここからが面白いところです。彼らが宇宙の声を聴くための道具を作っている間に、彼らは図らずも、今まさに人命を救い、地球を守るための道具を開発していたのです。

プロトン（陽子）よりも小さな変化さえも検出できるほど完璧な鏡を作る必要があったため、彼らは超高感度センサーを開発しました。

• 火山監視者： グラスゴーのチームは、この技術を用いて「Wee-g」と呼ばれる小さな重力センサーを開発しました。これはスマートフォンの加速度計よりも優れた感度を持ち、地下の変化を検知できます。現在、火山を監視したり、地下活動を監視して安全やエネルギーに役立てたりするために使用されています。
• 骨の治癒者： 他の科学者たちは、振動を測定する専門知識を利用して、「ナノキッキング（nanokicking）」という技術を生み出しました。これは微細な振動を利用して、化学物質を使わずに幹細胞を骨を作る細胞へと変化させる技術です。現在、脊髄損傷などで新しい骨を再生させるためのテストが行われています。
• 眼科医： 宇宙からの信号に含まれる「ノイズ」を除去するために編み出したデータ処理技術は、現在、人間の網膜をより鮮明に撮影するために活用されています。

ペイリスは、これらは別々のプロジェクトではなかったことを強調しています。同じ科学者たちが、同じ資金を用いて、「無用な」宇宙研究と「有用な」医学研究の両方を行ったのです。もし40年前に宇宙研究への資金をカットしていたら、今日の医学的進歩は失われていたでしょう。

基礎を削ることの危険性
論文は、一度研究文化が壊れてしまうと、それを修復するのは極めて困難であると警告しています。ペイリスはこれを「ラチェット（逆回転しない工具）」に例えています。資金をカットすると科学者は去り、たとえ資金が戻ってきたとしても、彼らは戻ってきません。スキルは永遠に失われるのです。彼女は、アルゼンチンやポルトガルのような国を例に挙げ、資金削減が、二度と完全には回復することのない恒久的な人材の喪失を引き起こしたことを指摘しています。

結論
政府が提示している選択肢――「発見に資金を出すか、応用（実用化）に資金を出すか？」――は、錯覚です。それは、「土台を作るか、屋根を作るか？」と聞いているようなものです。一方なしでは、もう一方も成立しません。抽象的で大きな問いを投げかける研究者こそが、病気を治し、都市に電力を供給するテクノロジーを最終的に発明する人々なのです。彼らはそのように計画して研究しているわけではありません。深い理解が、予期せぬ道具を生み出すからです。

ペイリスは、基礎研究は私たちの社会の「目に見えない土台」であると結論づけています。スカイスクレイパーが立っている間は、私たちはその存在に気づきません。しかし、もし土台を取り除いてしまえば、その上のすべてが崩れ落ちてしまいます。論文は、科学を「今」か「後で」かという選択肢として見るのをやめ、私たちが今日投げかける問いが明日の世界を築くという、一つの繋がった旅路として捉えるよう促しています。