本記事は ETHチューリッヒとの協力により掲載されています。
1915年11月、アルベルト・アインシュタインは一般相対性理論を発表しました。ETHチューリッヒで開かれるシンポジウムでは、11月12日から14日にかけて、この画期的な理論の100周年を祝います。
ETH News：ハンス＝ルドルフ・オット、あなたは一般相対性理論100年に関するシンポジウムの主催者の一人ですね。1915年11月には実際に何が起きたのでしょうか？
オット：わずか1か月の間に、アルベルト・アインシュタインは一般相対性理論に関する論文4本をプロイセン科学アカデミーに提出しました。その10年前、彼は今日「特殊相対性理論」として知られる時間と空間の新たな理解を定式化していました。特殊相対性理論によれば、空間と時間はいずれも基準系と観測者の相対運動に依存します。相対性理論を一般化するためのその他の考察により、アインシュタインは重力の理論を展開するに至りました。数学的な困難があったため、アインシュタインが満足のいく形で一般相対性理論を発表できたのは、1915年にベルリンにおいてでした。
1909年から1914年の間、アインシュタインは他の業務とともに、まず大学の教授を、次いでETHチューリッヒの教授を務めました。一般相対性理論にチューリッヒはどの程度関わっているのでしょうか？
アインシュタインは、ETHでの教授時代に自身の理論を大幅に発展させました。ETHチューリッヒの数学教授を務めた友人マルセル・グロスマンとともに、アインシュタインは『 Outline of a Generalized Theory of Relativity 』を1913年に起草しました。これは1915年に提示された一般相対性理論の後の版に非常に近いものでした。グロスマンは理論の数学的部分に決定的な貢献をしました。
一般相対性理論はどのように受け止められたのでしょうか？
一般相対性理論は、特殊相対性理論に比べて形式的にはるかに複雑で、より数学的です。当初、科学者の間でさえ、その内容を本当に理解している人はごくわずかでした。その一因は、この理論を直感的に把握することがほとんど不可能である点にあります。
どういう意味でしょうか？
例えば、GPS衛星航法システムは、相対性理論の効果を考慮しなければ役に立たないでしょう。相対性理論の効果は時間の測定、すなわち使用される時計の進み方に影響します。衛星の地球に対する相対運動と、衛星と地表の間の重力の差の両方が、時計の進み方に影響します。航法のためには、この二つの要因の両方を考慮しなければなりません。これは直感的に理解するのが難しく、 そのため、一般相対性理論の実験的証明はいっそう重要になりました。その後1919年に、アインシュタインが提唱した光の重力偏向が実験的に実証され、アインシュタインは物理学界の一種のポップスターとなりました。
今日、一般相対性理論の重要性はどれほど大きいのでしょうか？
一般相対性理論がなければ、現在私たちが知っている現代物理学は成り立たないでしょう。この理論は宇宙の理解の中心にあります。ちなみに、この理論は、これまでに受けたすべての検証と実験で確認されています。ただし、未解決の問題も残っています。
例えばどのような問題でしょうか？
近い将来、アインシュタインが自身の理論に基づいてその存在を提唱した重力波の存在を直接証明するための取り組みが行われる予定です。その過程における重要な一歩が、LISAパスファインダー計画（参照： ETH News 4.12.2013）。この計画にはチューリッヒ大学とETHチューリッヒが関わっています。しかし、重力波の存在が実際に証明されることを疑う人はいません。より大きな課題は、一般相対性理論と量子力学を統合することです。それによってのみ、宇宙はどのようにして誕生したのか、あるいはブラックホールの内部で何が起きているのかといった、いくつかの未解決の問題を解決できるでしょう。
アルベルト・アインシュタインは今も物理学界のポップスターでしょうか？
アインシュタインという名前は、すでに本格的なブランドへと発展しました。彼に関連するイベントは今なお多くの人々を集めています。学界の外にいた一人の人物が、これほど多くの優れた科学的成果を挙げたことは驚くべきことです。その魅力は、ほとんどの人が彼の理論を理解していなくても、それが関連性を持ち首尾一貫したものだと感じていることにも、確かに一因があるのでしょう。私たちのシンポジウムは、彼の理論を一般の人々にとってより身近で、より理解しやすいものにすることに役割を果たしたいと考えています。
掲載は、世界経済フォーラムによる見解の是認を意味するものではありません。
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執筆者：アドリアン・リッターはETHチューリッヒに寄稿しています。
写真：ドイツ人宇宙飛行士アレクサンダー・ゲルストが国際宇宙ステーションから撮影した、太陽が水面に反射する写真です。REUTERS/Alexander Gerst/NASA/Handout via Reuters
