超弦理論（ちょうげんりろん、superstring theory）は物理学の理論の一つで2008年現在も仮説である。
物質の基本的単位を大きさが無限に小さなゼロ次元の点粒子ではなく1次元の拡がりをもつ弦であると考える弦理論に超対称性という考えを加え拡張したもの。超ひも理論とも呼ばれる。
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最も活発に研究されている理論であるが、いくつか不完全な点が指摘されており、実証することも困難なために定説までには至っていない。
はじめての“超ひも理論”―宇宙・力・時間の謎を解く・・・・情報考学のホ−ムページより転載
高名な物理学の権威が書いた超ひも理論の入門書。
超ひも理論とは「ものの最小にして究極の構成単位はひも状の物質である」と考える最先端の物理理論。この超ひもは、かつては最小単位とされた原子やクォークよりも小さく、それ以上は何者にも分割できない最小の物質であるとされる。
超ひもには両端の開いた、うなぎのような形のひもと、閉じた輪ゴムのような形のひもの2種類があって、どちらも常に振動して動いており、静止することはない。これがクォークやレプトンという粒子の正体である。この超ひもにエネルギーを与えると振動モードが変化する。この振動の違いにより超ひもは異なる粒子のように見えるように振舞う。
超ひもは10次元に存在する。10次元のうち6次元は極小の大きさに”折りたたまれ”て、4次元が残る。この4次元こそ、3次元＋時間の私たちの宇宙である。超ひもの大きさは、1メートルの1兆分の1の1兆分の1の10億分の1という気の遠くなる小ささである。超ひものある極小世界では、私たちの住む世界の物理法則は成立しない。時間の概念も異なり、虚数の時間があったりもする。
超ひもの研究は宇宙の成り立ちの根源についての研究である。この理論が完成すれば、世界を構成する4つの力（電磁力、重力、強い力、弱い力）の関係を統一的に説明する万物理論となる。宇宙のはじまり（ビッグバン）や終わり（ビッグクランチ）について明らかにする物理学の最終理論といえる。
著者はさらに巻末で最新の新サイクリック宇宙仮説を展開する。この仮説によると、宇宙は過去に約50回ほどビッグバンとビッグクランチを繰り返し、いま私たちがいる宇宙は50回目の宇宙だという理論である。現在の宇宙観測の成果によると、宇宙がビッグバンではじまり、現在に至るまでに発生するはずのエントロピー量をはるかに上回る量のエントロピーがあることがわかっている。もし過去にビッグバンとビッグクランチが30〜50回程度繰り返されたのであれば、そのたびに大量のエントロピーが蓄積されるので、つじつまが合うということらしい。
この仮説が本当であれば、私たちは50回目の宇宙に生きているのである。
以上、ざっと私の理解を要約してみた。
超ひも理論は、万物の根源は何か、という哲学的な問いに真正面から科学が答える究極の理論であり、魅力的だ。ぜひとも理解したいと思うが、数学や物理の知識が相当量必要なので、その詳細まで理解できる人は僅かだろう。一般向けの本だが難易度は高めで、概略説明はともかくとして数式部分は1割もわからなかった。しかし、究極の理論がどのようなイメージのもので、どれくらい複雑で、いまどのくらい究明されているのか、はわかった気がして楽しめた。サイエンスライターが一般向けに要約しているのではなくて、科学者ができるだけかみくだいて直接書いていますという雰囲気がいい。
不思議研究所（森田 健） 最先端の高次元科学の解説 より転載
超弦理論は１９６８年まったく偶然に生まれた。
ガブリエル・ヴェネツィアーノと鈴木眞彦がスイスのヨーロッパ合同原子核研究機構で研究中、オイラーのベーター関数が素粒子の相互作用を記述するために必要なあらゆる性質を備えていることを発見した。鈴木は先輩物理学者に相談したら、そんな理論は発表しない方がいいよとアドバイスされた。結局その理論は「ヴェネツィアーノモデル」と呼ばれ、それをかわきりに何千という論文が発表されるのだった。（鈴木は自分の意志で発見を発表すべきだった）
そしてヴェネツィアーノモデルの性質の背後に振動する弦の存在が発見されたのである。
弦理論は通常の理論とは逆の順序で、しかも偶然に発見されたために、その根底にある物理学的な原理がまだはっきりわかっていない。
それでも、どこまでわかっているのだろうか。
宇宙に存在する粒子はどこまでいけば基本的な要素なのだろうか。ニュートリノが基本的な要素だろうか。弦理論によれば、素粒子をなんらかの方法で十分に拡大して観察することができれば、振動する小さな弦が見えるという。素粒子が基本的だとすれば、我々の装置の倍率がまだ十分ではないからだ。弦理論に従えば、物質とはこの振動する小さな弦が織りなすハーモニーにすぎない。バイオリンで演奏するために無数のハーモニーを作ることができるように、物質にも振動する弦によって構成された無数の形態がありうる。このようにして多数の粒子の存在を説明することができる。
弦理論は粒子の本質だけでなく、時空の本質も明らかにすることができる。弦の方程式からアインシュタインの方程式が導き出されたため、物理学者は非常に驚いた。これはたいへんなことだった。アインシュタインの方程式などまったく考えに入れていなかったのに、弦理論からそれが現れたのだから。アインシュタインの方程式はもう基本的なものではなく、弦理論から導き出すことができる二次的なものなのだ。
しかし弦が矛盾なく運動できるための条件は厳しい。たとえば弦は三次元や四次元では運動できない。弦が運動できる次元は１０次元と２６次元だけである。
さて、なぜ個体や液体ではなく、弦（ひも）なのか。これに対する物理学者の答は結構苦しい。ＤＮＡやタンパク質を構成する要素はヒモだというのだ。だから宇宙の基本要素もヒモだというのだ。しかし元々数学的に発見された理論なので、物理学や哲学的な理由付けはこれからされるべきであるのだ。
