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世界中の物理学者が追い求める「万物の理论」に、几何学の力で迫る。| UTOKYO VOICES 076

掲载日:2020年3月5日

UTOKYO VOICES 076 - 国際高等研究所 カブリ数物连携宇宙研究机构長 大栗博司

国際高等研究所 カブリ数物连携宇宙研究机构長 大栗博司

世界中の物理学者が追い求める「万物の理论」に、几何学の力で迫る。

大栗が科学监修を务めた映画『9次元からきた男』には、トーエ(罢辞贰)という名の谜めいた人物が登场する。ふらりと姿を现したかと思えば、つかまえようとする科学者たちの手をすり抜け、人间が知覚できない别の次元に移动してしまう。その度にわずかな手がかりを残しながら。

ToEは、Theory of Everything(万物の理論)の頭文字でもある。自然界のすべての現象を説明できる法則のことだ。映画の中だけでなく、現実世界の物理学者たちにとってもToEは憧れてやまない聖杯。大栗自身も、ToEを探し求める一人である。

探し方にはいくつか方法がある。万物を极限まで分解し、ミクロの视点で素粒子の実体を探る量子论からのアプローチ。あるいは対照的に、マクロな视点で、宇宙のはじまりやブラックホールといった重力を扱う相対论からのアプローチ。
「ただ、これまでの量子论と重力理论はそれぞれの理论の中ではうまくいくものの、2つを组み合わせようとすると矛盾が生まれてしまう。それでは『万物の』法则とはいえませんよね」

この2つを统合できると目されているのが、大栗の専门分野である「超弦理论」だ。この理论では素粒子はひものような存在であり、世界は3次元でなく9次元でできていると仮定する。「超ひも理论」と呼ばれることが多いが、実际は「弦」、すなわち蝉迟谤颈苍驳が主要なモチーフだ。大栗は理论物理学者として、宇宙と素粒子の深い谜を超弦理论でどうしたら説明できるか、寝ても覚めても考え続けている。

「映画の中の科学者たちは罢辞贰と呼ばれる男を完全にとらえることはできませんでしたが、その正体は数式で描きだせることが示唆されていました」

大栗の探索を支える道具は几何学、すなわち図形の数学だ。
「小学生のとき、亲が连れて行ってくれたデパートの最上阶から地平线が见えたんです。そこからデパートまでの距离を父亲に教えてもらったら、地平线と地球の中心とデパートの1阶と最上阶を顶点として相似形の叁角形が2つ描けた。それなら地球の半径が计算で出せるんじゃないか、とその场で计算してみました」

帰宅してから本で地球の半径を调べると、自分の计算はほぼ合っていた。地球の半径などというとんでもないスケールのものを、なんの装置もなくても図形と计算で知ることができる。大栗少年は几何学の力に魅せられてしまった。

日本を代表する理论物理学者、汤川秀树や朝永振一郎のあとを追うように京都大学へ进み、大学院に入ったところで、アメリカで超弦理论の大革命が起きた。大栗も学生ながらその最先端に飞び込み、以来、世界のトップを走り続けている。

「『トポロジカルな弦理论』という计算技术を开発したのが大きな仕事のひとつですね。ホーキング博士を中心に论争が起こっていた『ブラックホールの情报问题』という难解な问いにも応用されました」

超弦理论は未完成の理论だ。宇宙の重力と素粒子をすっきりと読み解く言叶はまだ纺がれていない。
「それを新しく作り出すのが私たちの仕事です」
少年のように瞳をキラキラと辉かせ、大栗はとほうもない谜に嬉々として向かっていく。

小物:デスクトップPCのモニタ

Memento

考えながら図形や数式を書くには手書きが一番。28インチのモニタに直接書き込めるSurface Studio 2を愛用している。「議論をするときには、ホワイトボードより黒板が好きですね」。研究室は壁の一面がほぼまるごと巨大な黒板になっている。

直筆コメント

Maxim

「基础研究では、优れた研究とは思いがけない方向に応用が広がるような、より幅広い分野に影响を与える研究のこと。それには、研究者自身が真剣に楽しめる问いを探し、楽しんで研究をすることが大事だと思っています」

Profile
大栗博司(おおぐり?ひろし)

京都大学大学院修士課程終了後、東京大学助手に。カリフォルニア大学バークレー校、京都大学数理解析研究所の助教授を経てカリフォルニア工科大学(Caltech)で教授となり2007年より同大学の初代フレッド?カブリ教授職。東京大学カブリ数物连携宇宙研究机构(Kavli IPMU)の立ち上げに力を注ぎ、現在、特任教授および機構長。Caltechウォルター?バーグ理論物理学研究所の創設にも携わり、教授および所長を務める。2016~2019年アスペン物理学研究所所長。アメリカ数学会アイゼンバッド賞、仁科記念賞など受賞多数。『超弦理論入門』で講談社科学出版賞受賞。2019年秋には素粒子物理学研究功績により紫綬褒章受章。

取材日: 2019年9月18日
取材?文/江口絵理、撮影/今村拓马

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