理学部数学科は良いぞ～　実験無いからコミュ障でもウェルカムだし数学は至高の学問として世界で認知されてて尊敬されるぞ

http://www.jicfus.jp/jp/promotion/pr/mj/2014-2/

目指すは究極の理論
－スパコンを使って超弦理論とゲージ理論の等価性を検証する

ブラックホールでは何が起きているのか
伊敷 吾郎2014年4月、米科学誌Scienceに掲載された論文「量子ブラックホールのホログラム的記述の数値的検証」※１が世界の注目を集めています。その著者の一人、京都大学基礎物理学研究所の伊敷 吾郎（いしき・ごろう）特任助教は超弦（ちょうげん）理論の研究者です。
建築を学んでいた伊敷さんは、学部3年生のときに、その後の人生を決める1冊の本に出合いました。「その本には『宇宙現象のすべてを記述できる究極の理論―超弦理論が完成間近である。その理論を完成すべく、世界中の研究者が英知を結集している』と書いてあったように記憶しています。超弦理論というのはそんなにすごい理論なのか。勉強してみたい、と思いました」と伊敷さんは当時の衝撃を振り返ります。
今では、超弦理論の完成を目指す一人となった伊敷さん。「超弦理論は、まだまだわからないことが多い。まるで暗闇のなかで手探りをしているようだ」と感じるそうです。世界中の研究者が挑みながらもいまだに性質がつかみきれない「量子ブラックホール」。世界に先駆けて取り組んだ「量子重力効果」を考慮にいれたブラックホールに関する研究についてお話を伺いました。

一般相対論の限界
銀河や恒星、惑星の運動など宇宙で起こる現象は、アインシュタインの一般相対性理論でほとんど説明できます。ところが、一般相対論は、重力が非常に強く極度に曲がった時空では破綻してしまいます。たとえば、半径が非常に小さいブラックホールの中心付近や、まだ体積が非常に小さかった初期の宇宙などです。目に見えないようなミクロな世界は、一般相対論では説明できないのです。
曲がりの大きな時空で起こる現象を説明するには、ミクロな世界を支配する量子力学的な考えを入れる必要があります。「ある物理量になる確率がこのくらい、また違う物理量になる確率はこのくらい」という考え方をする「量子重力効果」を使います。すると、時空そのものが不確定性を持って揺らいでいる状態を数式で表せるようになります。

超弦理論の可能性
「量子重力効果」を扱える理論として有望視されているのが、1980年代に生まれた超弦理論です。これは力を粒子が媒介し、その粒子は非常に小さな「ひも（弦）」のようなふるまいをすると考える理論です。0次元の点ではなく、1次元のひもで考えるところが他の理論と決定的に違います。超弦理論を使えば、自然界で働く4つの力（重力、電磁力、強い力、弱い力）を統一的に扱えるのではないかと期待されています。
超弦理論はとても複雑な理論で、未知の部分が多く残されています。私たちは、「宇宙は4次元時空」と捉えています。ところが、超弦理論では、「宇宙は10（あるいは11）次元である」としないと矛盾が生じてしまいます。私たちが認識している4次元＋私たちが認識できていない6（あるいは7）次元で説明するというのです。
ところが、いまのところ超弦理論で定式化（方程式で書き表すこと）ができているのは、10次元の平坦な時空上の場合と、あるわずかに曲がった時空上の場合だけです。あらゆる曲がった時空の上で定式化できるという段階まで研究が進んでいないというのが実情です。