物理学を専攻する大学二年生の瀬川千晴は、「証明できないものは信じない」を信条に生きていた。二年前に義姉を突然失って以来、感情を数式の外に置き、何かを選ぶことも、誰かに近づくこともしないまま、日々をやり過ごしてきた。
　ある朝、アパート近くで見慣れない装束の女の子を拾う。「ここはどこの世界ですか」と問う彼女の名前はルカ。魔法世界から術式の失敗で転送されてきた、十七歳の魔法使いだった。転送の際に損傷した羽衣——魔法世界との共鳴を持つ装束——を失ったルカは、元の世界へ帰る手段を持たない。
「とりあえず今夜だけ」と部屋に連れて帰ったはずが、いつのまにかふたりの暮らしが始まる。
　電灯を「魔法みたいです」と言い、コンビニに感動し、口癖の「でも……」で千晴の問いに切り込んでくるルカ。その目を通して、千晴は自分がずっと証明を理由に遠ざけてきたものに、少しずつ気づかされていく。
やがて千晴は、世界中に残る羽衣伝説と量子力学の仮説が交差する夜に、一つの問いに辿り着く——証明できなかったのではなく、言葉をまだ持っていなかっただけではないか、と。
　満月の夜、損傷した羽衣が月光に共鳴し、元の世界への裂け目が開く。帰れる。帰れるのに——ルカは初めて、迷わずに言った。
「でも——ここにいたい」