誰にとっても時間とは興味をそそられる問題です。例えば私たちは、時間は「ある方向」に流れていると心理的に感じています。これは物理学的に、どう捉えられるでしょうか。過去から未来へ、あるいは未来から過去へという具合に物理法則における時間に特別な向きがあるのかという問題は、物理学の関心事でもあります。時間の向きの問題は、時間反転対称性の破れという実験的な探索法で行うことができることが知られています。時間反転対称性は、物理法則が時間tの符号を変えても不変に保たれることをいいます。

素粒子物理の分野の中で、私の研究テーマは、時間の「対称性の破れ」です。対称性とは、ある空間を鏡に反転したように座標変換しても物理法則が不変であることをいいます。この対称性の破れによって、重力や電磁力など自然界の四つの力は分かれました。時間も同様に、対称性の破れが時間の向きを決めると考えられます。

もし時間に大きな対称性の破れが見つかれば、素粒子物理学の最も根本的な法則を書き換える発見になる可能性があります。また時間が特別な向きに本当に流れているのかどうかという問題は哲学的な問いでもあり、その答えを得ることで、社会に生きる人々に生きる上での人生観を支え、新しい地図を与えるような影響があるかもしれません。

私たちの住む3次元空間のほかに余剰次元がある？

りんごの落下からニュートンが導き出した万有引力の法則は、物体間に働く力の大きさが距離の２乗に反比例するというものです。星と星の間で働く力のような長距離で働く力についてもこの法則が当てはまるということがいろんな実験から確かめられています。

しかし実は、１ミリ以下の短い距離では実験的にまだ確かめられていません。つまりこの１ミリ以下の短い距離は、万有引力の通じる3次元空間でない可能性があります。ひょっとしたら、私たちの住む３次元に小さく閉じ込められた余剰次元があるのかもしれません。

私のもう一つの研究テーマは「余剰次元」です。ミリメートルスケールでの万有引力の法則が正しいかどうか、その存在を実験的に探索する研究を行っています。もしそれが発見されれば、我々が世界のすべてだと考えている三次元の宇宙の外側に、さらに別次元の世界が広がっているという認識につながります。それは人類の宇宙観を根底から覆す大きな変化を起こすことでしょう。余剰次元の存在が技術的に何らかの変化をもたらすかどうかはわかりませんが、その研究がもたらす技術や知識で、社会に生きる人々に新しい世界観を与えることができると思います。