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SCIENTIFIC AMERICAN June 2018

What Is Spacetime?

時空とは何か

By George Musser G. マッサー
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People have always taken space for granted. It is just emptiness, after all—a backdrop to everything else. Time, likewise, simply ticks on incessantly. But if physicists have learned anything from the long slog to unify their theories, it is that space and time form a system of such staggering complexity that it may defy our most ardent efforts to understand.  空間は当然のものと考えられてきた。空間とはつまりは空っぽであり,その他すべての背景だ。時間も同様に,単に絶え間なく経過していく。
 だが物理学者が数々の理論の統合を目指すその長い苦闘から学んだものがあるとすれば,それは空間と時間が驚異的に複雑な1つの系を形成していて,その理解を試みるいかなる努力も寄せつけないかもしれないということだ。
Albert Einstein saw what was coming as early as November 1916. A year earlier he had formulated his general theory of relativity, which postulates that gravity is not a force that propagates through space but a feature of spacetime itself. When you throw a ball high into the air, it arcs back to the ground because Earth distorts the spacetime around it, so that the paths of the ball and the ground intersect again. In a letter to a friend, Einstein contemplated the challenge of merging general relativity with his other brainchild, the nascent theory of quantum mechanics. That would not merely distort space but dismantle it. Mathematically, he hardly knew where to begin. “How much have I already plagued myself in this way!” he wrote.  アインシュタイン(Albert Einstein)は1916年11月に,早くもそれに気づいていた。一般相対性理論をまとめる1年前だ。一般相対論は重力を,空間を伝わる力ではなく,時空そのものが持つ性質であると考える。空高く投げ上げたボールが弧を描いて地面に戻ってくるのは,地球が周囲の時空をゆがめているためで,それによってボールの軌跡が地面と再び交わるからだ。アインシュタインは友人に宛てた手紙のなかで,一般相対論と,彼の別の考案である草創期の量子力学理論を融合することの困難を嘆いた。両者を統合しようとすると空間が単にゆがむだけではすまず,解体してしまう。数学的にどこから手をつければよいのか,まるで見当がつかなかった。「自分自身の考案にこんな形でこうも苦しめられるとは!」と書いている。
Einstein never got very far. Even today there are almost as many contending ideas for a quantum theory of gravity as scientists working on the topic. The disputes obscure an important truth: the competing approaches all say space is derived from something deeper—an idea that breaks with 2,500 years of scientific and philosophical understanding.  この問題について,アインシュタインはたいした前進なしに終わった。量子重力理論に関しては現在も数多くのアイデアが競合している。このテーマを研究する科学者の人数とほぼ同数の理論があるといえる。そうした論議に目を奪われると,ある重要な事実を見落とす。それら競合するアプローチのすべてが,空間はもっと根本的な何かから生じると述べていることだ。この考え方は過去2500年にわたる科学と哲学の理解とは断絶している。