宇宙の姿やその誕生のメカニズムを解き明かし、同時に原子、素粒子、クォークといった微小な物のさらにその先の世界を説明する理論の候補として、世界の先端物理学で活発に研究されている理論である。
この理論は現在、理論的な矛盾を除去することには成功しているが、なお不完全な点を指摘する専門家もおり、また実験により検証することが困難であろうとみなされているため、物理学の定説となるまでには至っていない。
超弦理論が登場する以前に最も小さなスケールを記述した理論は場の量子論である。
そこでは粒子を点、すなわち点粒子として扱ってきた(局所場の理論に代わる、広がりを持った粒子の概念を導入したS行列理論や非局所場理論などもあった)。
一方、超弦理論では粒子を弦の振動として表す。
1960年代、イタリアの物理学者、ガブリエーレ・ヴェネツィアーノが核子の内部で働く強い力の性質をベータ関数で表し、その式の示す構造が「弦 (string)」によって記述されることに南部陽一郎、レオナルド・サスキンド、ホルガー・ベック・ニールセンらが気付いたことから始まる。
弦には「閉じた弦」と「開いた弦」の2種類を考えることができ、開いた弦はスピン1のゲージ粒子(光子、ウィークボソン、グルーオンなどに相当)を含み、閉じた弦はスピン2の重力子を含む。
開いた弦の相互作用を考えるとどうしても閉じた弦、すなわち重力子を含まざるを得ない。
そのため、強い力のみを記述する理論と捉えることは難しいことが分かった。
逆に言えば、弦を基本要素と考えることで、自然に重力を量子化したものが得られると考えられる。
そのため、超弦理論は万物の理論となりうる可能性がある。
超弦理論は素粒子の標準模型の様々な粒子を導出しうる大きな自由度を持ち、それを元に現在までに様々なモデルが提案されている。
このように極めて小さい弦を宇宙の最小基本要素と考え、自然界の全ての力を数学的に表現しようというのが、いわゆる弦理論(超弦理論、M理論を含む)の目指すところである。
この理論の想定する「ひも」の大きさが実証不可能に思えるほど小さい(プランク長程度とすると 10-35m)ことなどから、物理学の定説としての地位を得るには至っていない。
また今後実証されるかどうかも未知数の理論である。
一般相対性理論と量子力学の折り合いをつけた理論(量子重力理論)を構築することは、物理学者を悩ませていた大問題であった。
超弦理論は、その問題を解決する可能性をもった理論である。
超弦理論には5つのバージョンがあり、それぞれタイプI、IIA、IIB、ヘテロSO(32)、ヘテロE8×E8と呼ばれる。
この5つの超弦理論は理論の整合性のため10次元時空が必要である。
空間の3次元に時間を加えた4次元が、我々の認識する次元数である。
我々が認識できない残りの6次元は、カラビ・ヤウ多様体により量子レベルでコンパクト化され、小さなエネルギーでは観測できないとされる。
また、11次元超重力理論をその低エネルギー極限に含んだM理論は更に1次元を加えて合計11次元を必要とする。
これら6つの理論は様々な双対性によって互いに繋がっている。
超弦理論の5つのバージョンを統合するものとしてM理論が注目されている。
弦の振動は、コンパクト化されている6次元により制約を受け、その振動の形により、特定の量子を形作っている。
超弦理論では基本的物体は1次元の弦であったが、M理論では加えられたもう1次元によって基本的物体は2次元の膜であると提唱されている。
また超弦理論で表記される10次元中にはDブレーンと呼ばれる様々な次元の拡がりを持ったソリトンが存在する。
Dブレーンは、もともと1次元の弦が端点を持ちうる空間として定義されているものだが、重力子等の閉じた弦はこの空間に依存せずにブレーン間を往来する。
超弦理論は重力の量子論の有力な候補であり、現時点でも特殊な条件の下でならブラックホールのエントロピーに関する問題に答える事ができる。
ブラックホールのエントロピーは表面積に比例しているが、この事実をDブレーンに張り付いた弦の状態を数え上げる、という方法で導き出している。
これは熱力学のエントロピーを統計力学の手法で導き出すことに対応している。
ブレーン描像を宇宙論に適用した理論は、ブレーンワールドと呼ばれ、典型的な模型では我々はこのブレーンの上に住んでいることになる。
またこのモデルでは、量子力学で使われる3つの力に対して、何故重力が極端に弱いのかを説明がつけられるとしている。
つまり、他の3つの力、即ち、電磁気力(電磁力ともいう)、弱い力、強い力に比較して弱いのは、他の次元にその大半が逃げてしまっているためと考えられる。
これに関連して、例えば宇宙論のインフレーションをブレーンの運動で捉えるなど、様々な研究がなされている。
なお、ビッグバンは我々の存在する宇宙が所属する膜と他の膜の接触によるエネルギーが原因で起こったとするモデルもあり、エキピロティック宇宙論と呼ばれている。
通常のインフレーションを導出しようとする試みも進行中である。
超弦理論は、現時点では観測や実験事実を説明するまでには至っていないが、上記のようなブラックホールの問題への回答、宇宙論や現象論の模型への多大な影響、そしてホログラフィー原理の具体的な実現など、その成果を挙げるにはいとまがない。
超弦理論に懐疑的な発言をしていたスティーヴン・ホーキングも、近年は超弦理論の成果を用いた研究を発表している。
一方で、『ストリング理論は科学か』を執筆したピーター・ウォイト、『迷走する物理学』を執筆した物理学者リー・スモーリンのように、超弦理論は現実的に検証不能なだけでなく、物理学研究全体に有害であるとする反対派・懐疑派も存在している。
✴︎問題点
1.『超弦理論』では現在のところ観測されていない10次元といった多数の次元を必要とする点で問題がある。
超高エネルギーでの実験が可能ならばそのような次元を直接確認し、理論を検証できる可能性があるが、21世紀初頭の技術的展望では不可能だとされている。
2.超対称性理論と同様に、現在観測されている素粒子の倍程度の新粒子の存在を予言する。
3.重力の量子論の有力候補とされているものの、現在の超弦理論は背景依存の理論形式であり、背景独立でない理論は真の量子重力理論にはなり得ないという批判がある。
4.カラビ-ヤウ空間の形状などに依存して、膨大な数の超弦理論が存在し得る。
そのようなパラメータを調整して、我々の宇宙の物理法則と適合する超弦理論を選び出すことは計算量の面から非常に困難なことが判明している。
膨大な数の超弦理論が、それぞれ別の宇宙を表すとの考え方もあるものの、我々の宇宙の法則を得られなければ、実用理論としては意味が無いかもしれない。
このため超弦理論を物理学の仮説として扱うことに疑問を持つ物理学者も多い。
また弦理論の業績に対しては現在のところノーベル物理学賞は与えられていない。
弦理論に重要な貢献を果たした南部陽一郎、デビッド・グロスらは別の業績で受賞している。
しかしながら、現在も探求が行われている分野でもあり、かつまた、その研究の発展は数多くの大統一理論及び、超統一理論の候補の1つとして、今も数多くの研究が行われている。
✳️M理論とは、現在知られている5つの超弦理論を統合するとされる、11次元(空間次元が10個、時間次元が1個)の仮説理論である。
尚、この理論には弦は存在せず、2次元の膜(メンブレーン)や5次元の膜が構成要素であると考えられている。
(医)ニコニコクラブ 『歯美ing』販売中
知連『東京ソ-シャルカレッジ』&『歯美ing』使用方法
歯肉炎の出血がすぐ止まったと患者さん達から絶賛。
介護用歯ブラシとして良いのではと医師達から提案。

![野花 風来坊シリーズ [レンタル落ち]](https://images-fe.ssl-images-amazon.com/images/I/51pXydNIxWL._SL160_.jpg)
![野花 ~風来坊シリーズ~ [DVD]](https://images-fe.ssl-images-amazon.com/images/I/51eDDw8tUbL._SL160_.jpg)
