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

大栗が科学監修を務めた映画『9次元からきた男』には、トーエ（ToE）という名の謎めいた人物が登場する。ふらりと姿を現したかと思えば、つかまえようとする科学者たちの手をすり抜け、人間が知覚できない別の次元に移動してしまう。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。万物を極限まで分解し、ミクロの視点で素粒子の実体を探る量子論からのアプローチ。あるいは対照的に、マクロな視点で、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論からのアプローチ。
「ただ、これまでの量子論と重力理論はそれぞれの理論の中ではうまくいくものの、2つを組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』法則とはいえませんよね」

この2つを統合できると目されているのが、大栗の専門分野である「超弦理論」だ。この理論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。「超ひも理論」と呼ばれることが多いが、実際は「弦」、すなわちstringが主要なモチーフだ。大栗は理論物理学者として、宇宙と素粒子の深い謎を超弦理論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ToE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幾何学、すなわち図形の数学だ。
「小学生のとき、親が連れて行ってくれたデパートの最上階から地平線が見えたんです。そこからデパートまでの距離を父親に教えてもらったら、地平線と地球の中心とデパートの1階と最上階を頂点として相似形の三角形が2つ描けた。それなら地球の半径が計算で出せるんじゃないか、とその場で計算してみました」

帰宅してから本で地球の半径を調べると、自分の計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計算で知ることができる。大栗少年は幾何学の力に魅せられてしまった。

日本を代表する理論物理学者、湯川秀樹や朝永振一郎のあとを追うように京都大学へ進み、大学院に入ったところで、アメリカで超弦理論の大革命が起きた。大栗も学生ながらその最先端に飛び込み、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論』という計算技術を開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論争が起こっていた『ブラックホールの情報問題』という難解な問いにも応用されました」

超弦理論は未完成の理論だ。宇宙の重力と素粒子をすっきりと読み解く言葉はまだ紡がれていない。
「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輝かせ、大栗はとほうもない謎に嬉々として向かっていく。