演奏で生計を立てる天才

エリック・デメインは、投票年齢になる直前、コンピューターサイエンスの博士課程に進み始めた後、毎年恒例の OrigamiUSA コンベンションのためにニューヨーク市に到着しました。彼は最近、この趣味に興味を持ちました。その背後にある数学が、魅力的な論文のテーマになるかもしれないと思ったからです。コンベンションの通路を歩きながら、デメインは、繊細な昆虫やふくらんだウサギなど、一般的な紙細工を目にしましたが、1 枚の紙から作られた 3 両編成の機関車モデルなど、より精巧な形についても知りました。その列車は、多くの複雑な折り紙作品と同様に、ボックス プリーツと呼ばれる基本的な折りパターンから生まれました。

1960 年代半ばに開発されたボックス プリーツは、縦と横の折り目と、いくつかの対角線をうまく組み合わせた格子です。スイスの物理学者エマニュエル ムーザーが、このパターンを使って、今ではムーザーの列車として知られる折り紙の偉業の 1 つを作ったことで、このパターンが広く知られるようになりました。大会で、デメインはボックス プリーツを使って、さらに大きくて複雑なデザインを作ることができるのではないかと考え始めました。ムーザーの旅客機、ムーザーのロケット船、ムーザーの実物大原子力潜水艦を折ることができるでしょうか。

2001年、20歳のとき、デメインはMITのコンピューターサイエンスの教授に就任しました。同大学に雇われた最年少の教授でした。2003年にはマッカーサー・ジーニアス・グラントを獲得しました。そのころには、ボックスプリーツの研究は脇に置いて、他の折り畳みの研究に取り組んでいました。しかし数年後、ムーザーズ・トレインが再び頭に浮かびました。彼は、別のマッカーサー・フェローであるロボット工学者でコンピューター科学者のダニエラ・ラスと協力して、「プログラム可能な物質」の設計に着手していました。2人は、ボタンを押すだけでソファーベッドからコンピューターまで、どんな物にも変形できる、連結パネルでできたシートを作りたかったのです。そのためには、さまざまな形状に対応できる汎用性の高い、シンプルな折り畳みテンプレートが必要でした。デメインはボックスプリーツから着手しました。

デメインは、2 人の学生と、MIT の技術講師兼アーティスト イン レジデンスである父親のマーティと共同で、ボックス プリーツには限界がないことを数学的に証明しました。1 枚の紙でも、十分な大きさであれば、鉄道模型以上のものに折りたたむことができます。宇宙のあらゆるものにほぼなり得ます。その研究を基に、デメイン、ラス、ハーバード大学の共同研究者は、ガラス繊維とポリマー樹脂でできたパネルのセットにこのパターンを適用し、船の形から飛行機の形に折りたためるロボットを製作しました。この技術をスケール化できれば、より小さなパネルを使用した同様のデザインが、電子書籍リーダーやスマートフォン、または Web からダウンロードしたその他のデザインに変身する日が来るかもしれません。

デメイン氏は、それがどのような結果をもたらすかに関わらず、純粋に好奇心に基づいてプロジェクトを選択する。多くの科学者にとって、プログラム可能な材料に関する研究は長く魅力的なキャリアの中心となる可能性があるが、デメイン氏にとってそれは研究ポートフォリオのほんの一部に過ぎない。彼が研究した折り畳み式の計算は、自動車メーカーが安全エアバッグを設計する方法に役立っている。彼は、DNAとRNAの断片を使ってスタートレック風のレプリケーターがどのように機能するかをスケッチし、考古学者と協力して暗号化されたインカ語を解読し、父親と一緒に紙の彫刻を作り、それが現在ニューヨーク近代美術館のパーマネントコレクションの一部となっている。彼の最新のプロジェクトは、計算によるガラス吹きと表現できる。さまざまな条件下でガラスがどのように動作するかをモデル化することで、彼はガラス吹き職人が技術を洗練し、新しいデザインを開発するのを支援することができる。

31 歳のデメインは、300 本近くの論文を発表し、2003 年のPopular Science Brilliant Ten 賞を含む数々の賞を受賞しています。彼の成功を単に天才的な才能のせいにするのは簡単ですが、それでは彼の仕事の最も重要な側面を見落としてしまいます。応用にこだわったり、専門分野の研究さえ定義したりするのではなく、デメインは、それがどこにつながるかに関係なく、純粋に好奇心に基づいてプロジェクトを選択します。他の人が答えを求めるところで、デメインは質問を探します。「私は問題を集めます」と彼は言います。「問題がすべての鍵です。」

デメインのオフィスは、フランク・ゲーリー設計のコンピューターサイエンスおよび人工知能研究所の本拠地であるMITのビル32の6階にあります。私が到着した日、デメインはTシャツと黒のジーンズ姿でデスクに座っていました。15分も話をしないうちに、やや背の低い年老いた彼の姿が歩いてきて会話に加わりました。エリックの父親のマーティも、Tシャツと黒のジーンズという同じユニフォームを着ています。息子と同じように、彼もポニーテールで、楕円形のフレームの眼鏡をかけ、ひげが少し生えています。

意図的かどうかはともかく、彼らのお揃いの姿は、緊密な協力関係の中で過ごした生涯を物語っている。マーティと妻が別れた後、彼は当時7歳だったエリックを連れて、ノバスコシア州ハリファックスの自宅から北米を横断する4年間のドライブ旅行に出かけ、その間ホームスクールで教育を受けた。エリックが大学に入学すると（ダルハウジー大学の管理職は12歳の子供を受け入れるために規則を曲げた）、父親は彼のすぐ隣で授業を受けた。その後、マーティは息子の後を追ってオンタリオ州のウォータールー大学に進学し、エリックはそこで博士号を取得し、その後MITに進学した。

息子と父親は毎日一緒に仕事をしています。キャンパスにいないときは、チームで科学会議に出かけ、共同で講義やデモを行っています。(ある会議では、マーティは怒った野次馬のふりをしましたが、途中でカツラを脱いでいたずらを暴露しました。) 2人は即興ショーで並んでパフォーマンスを披露し、今も一緒に住んでいます。エリックが行うすべての仕事の中で、父親とのプロジェクトは、彼の他の興味にフィードバックするという意味で、最も伝染性があります。エリックとマーティはよく「娯楽アルゴリズム」に取り組んでいると言いますが、それはエリックによると「私たちが楽しみのために行うことすべてを包括するようなものです」。

近年、エリックとマーティはルービック キューブ、サイコロを使った難問、額縁を吊るす巧妙な仕組みなどについて論文を執筆しています。タンパク質の折り畳みのダイナミクスのモデル化やコンピューターの効率を高めるアルゴリズムの開発など、エリックのより真剣な仕事でさえ、同じ衝動から生まれています。「かっこよくなければならない」と彼は言います。「結局のところ、私がすることはすべて、楽しいからやっているという点で、一種のレクリエーションだと考えています。」

彼のオフィスの本棚には、マーティと一緒に作ったおもちゃや小物、折り紙がいっぱい詰まっている。「ゲーム通になった気分です」と、任天堂の Wii につないだ 52 インチのテレビの横に座りながら彼は言う。「ほとんどのゲームを、少なくともしばらくはプレイするようにしています。さまざまなジャンルの感覚をつかむためです」。最近、彼とマーティが取り組んでいるプロジェクトのいくつかは、ゲームというよりは不条理な研究のようだ。たとえば、公園にパンくずを円形に並べて鳥の反応を見るプロジェクトや、パスタの形状の幾何学的性質を研究するプロジェクトなどだ。また、鳩をパンのかごに閉じ込めて、つついて自由になろうとする計画もある。プロジェクトは今は無意味に思えるかもしれないが、遊びがどこにつながるかはわからない。

彼らはまた、鳩をパンの檻の中に閉じ込める計画も立てている。このプロジェクトは今は無意味に思えるかもしれないが、その遊びがどこへ向かうのかは分からない。
聡明な心と遊び心のある心の偶然の一致は、科学において長い歴史を持っています。その最も有名な例の 1 つが、19 世紀のスコットランドの物理学者で神童のジェームズ・クラーク・マクスウェルです。14 歳のとき、マクスウェルはピンと糸を使って曲線をトレースする独自の手法について、最初の科学論文を書きました。20 代前半、トリニティ カレッジの研究員として、彼はコマに興味を持ちました。彼はおもちゃのコマに色紙を取り付け、くるくる回る円グラフのように回転させました。彼は、動きの中で色がどのように融合するように見えるかを記録しました。マクスウェルは、赤、緑、青を混ぜるとどんな色でも作れることを発見し、この発見が最終的にカラー写真の発明につながりました。

「画期的な研究をするには、常に現象と戯れるしかない」と、生理学者で自身もマッカーサー賞の受賞者であるロバート・ルート＝バーンスタイン氏は言う。ルート＝バーンスタイン氏と、ミシガン州立大学の非常勤教授で歴史学者でもある妻のミシェル氏は、創造性と科学的な天才がどのように現れるかを研究してきた。（彼らは創造のプロセスに関する『天才の閃き』という本を書いている。）「その遊び心がなければ、ある意味で偶然に何かに出会うために必要な幅広い経験は決して得られないだろう」とルート＝バーンスタイン氏は言う。

マクスウェルの事例は、遊びが科学的発見を促した一例に過ぎません。アレクサンダー・フレミングがペニシリンを発見したのは、寒天培地に鮮やかな色の微生物を描くことへの情熱からだったのかもしれません。（ペニシリウム菌は、鮮やかな青緑色をしています。）量子理論家のリチャード・ファインマンは、コーネル大学のカフェテリアで投げられた皿が空中で揺れるのを見て、電子軌道の歳差運動に関する研究を始めました。「遊びはまさにそれです」とルート・バーンスタインは言います。「ゲームのルールをすべて学び、予期せぬことや興味深いことが起こったときにそれを知るのです。」

テンプル大学の心理学者キャシー・ハーシュ＝パセク氏は、子どもの遊びと創造性の関係性を検証した。ある実験では、4～6歳児のグループにパイプクリーナー、ペーパークリップ、アルミホイルを配った。1つのグループには自由に遊ぶように言い、別のグループにはそれらの物の使い道を考えるように言い、3つ目のグループにはそれらの物を使って橋やはしごなどの特定の道具を作るように言った。そして子どもたちに、クマに川を渡らせる方法を考えさせる。ハーシュ＝パセク氏は、2つ目のグループ（彼女が「誘導遊び」と呼ぶ遊び方をしているグループ）が最も創造的な解決策を思いついたことを発見した。同じ考えは科学者にも当てはまると彼女は言う。科学者は、既知の問題で自由に遊んでいるときに最高の仕事をするのだ。

「子どもが小さな科学者なのではなく、科学者は大きな子どもなのです。」カリフォルニア大学バークレー校の心理学者アリソン・ゴプニックは、幼児と科学者の間には明確なつながりがあると考えている。彼女は、子どもが周囲の世界で遊びながら独自の実験を行っていることを示す研究を行った。「私たちがいつも言っていることの一つは、子どもが小さな科学者なのではなく、科学者は大きな子どもなのです。」と彼女はあるインタビューで語った。「科学者は、大人になっても、ただ探検したり、遊んだり、世界がどのようなものかを探ったりできる、保護された時間を持てる数少ない人々なのです。」

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木曜日の夜、エリックのクラスは幾何学的折り畳みの分野における未解決の問題に取り組むために集まります。大学院生たちが列をなして入ってくると、彼は黒板に一連の質問を書きます。1 つは、机の上に置いた名刺の箱に関するものです。学生たちは、それらを連結した八面体に変える方法を思いつくことができるでしょうか。もう 1 つは、正方形の紙に関するものです。その紙から折ることができる最大の正四面体はどれでしょうか。

学生たちが席から飛び上がって黒板に走り書きを始めるのに、それほど時間はかからない。すぐに彼らはグループに分かれ、アイデアをスケッチしたり、考えをラップトップに打ち込んだりする。各チームには独自のアプローチがある。定規とセロハンテープを使うチームもあれば、手描きのチームもある。エリックはスタイラスを手にタブレットにメモを書き留め、アドバイスをしたり、ジョークを飛ばしたりしながら傍らに立っている。こうした自由なセッションは論文の出版につながることが多く、四面体の問題には役に立つ応用もあるかもしれない。金属板をより効率的に使用する方法を製造業者に教えることができるかもしれないのだ。

いつものように、エリックの父マーティも部屋にいて、紙切れにアイデアを描いています。ある時、彼は学生たちに自分のやっていることを見せると、学生たちは見に群がります。彼は、たくさんの小さな形から三角形のセット (四面体の 4 つの面) を折る風変わりな方法を思いつきました。他の人たちが思いつかなかった計画ですが、エリックはスケッチを眺めながら首を振ります。彼とマーティは、父親と息子というよりも兄弟のように見えることがあります。

「まあ、これはまた別のアプローチで試してみるものです」とマーティは言います。「非常に概念的ですが、可能性はあると思います。」後で彼はスタジオで実用的なモデルを作ろうとし、エリックがそれを見て回ります。マーティがいないときは、エリックが自分で変更を加えることもあります。すべては彼らのプロセスの一部です。

「私たちはお互いをよく知っているので、本当に効果的な組み合わせになっています」とエリックは言います。「彼はいつも私の真面目な研究に遊び心を取り戻そうとしてくれます。そのおかげで、私たちのどちらにもできないことができるのです。」また、他の学者が決してやろうとしないこともできるようになります。

彼らの多くの大きなアイデアの中でも、遊びが科学の基本であるという概念は、最も深い意味を持つかもしれません。それはまた、エリックが自分の分野にもたらした最大の貢献の基盤にもなり得ます。落書きや折り紙、算数の勉強など、2時間かけて楽しんだ生徒たちが教室から出て行くと、エリックは黒板をきれいに拭きます。後で、なぜこのような教え方を選んだのかと尋ねると、彼はただこう答えます。「これはクールなやり方だと思うし、もっと多くの人がこのやり方で勉強すべきです。残念ながら、誰もがそうしているわけではないので、私はこれを広めようとしています。」

_ダニエル・エンバーは寄稿編集者であり、毎月の FYI コラムを執筆しています。この記事はもともと 2013 年 2 月号の Popular Science に掲載されました。