時空

更なる側面

物質が存在するところでは、時空の幾何学的形状が曲げられます。その結果、時空が曲がった形になり、それが重力として理解できるのです。右の写真の白い線は、質量が時空に及ぼす影響を表しています。

古典力学では、時間はユークリッド空間の3次元の動きとは無関係であるため、時空の使用は任意である。しかし、物体が光速に近い速度（相対論的速度）で動いている場合、時間を3次元空間から切り離すことはできない。静止している観察者から見た時間は、物体がどれだけ光速に近い速度で動いているかによって決まる。

歴史的由来

時空間というと、1905年に特殊相対性理論を提唱したアインシュタインを思い浮かべる人が多いと思います。しかし、時空間を提案したのは、アインシュタインの師匠であるヘルマン・ミンコフスキーであり、1908年に発表された小論文である。ミンコフスキー空間の概念は、特殊相対性理論の本質である空間と時間を統一された全体の2つの側面として扱った最初のものである。彼は、この新しいアイデアが特殊相対性理論を明確にすることを期待していた。

ミンコフスキー時空は、等速性を表現するのにしか適していません。しかし、一般相対性理論で時空の曲率（重力）を発見したのは、アインシュタインでした。一般相対性理論では、アインシュタインはミンコフスキー時空を一般化し、加速度の影響を含めるようにしました。アインシュタインは、4次元の時空表現における曲率が、実は重力の原因であることを発見したのです。

1926年に出版されたブリタニカ百科事典の第13版には、アインシュタインの「時空」という記事が掲載されている。

文学的背景

エドガー・アラン・ポーが書いた『ユリイカ』（1848年）という宇宙論のエッセイには、「空間と時間は一つである」と書かれています。これは、空間と時間が一つのものに対する異なる認識であることを示唆した最初の例である。ポーは約90ページに及ぶ推論の末にこの結論を導き出したが、数学は一切用いていない。

1895年、H.G.ウェルズは小説『タイムマシン』の中で、「時間と空間の3つの次元との間には、我々の意識がそれに沿って動くということ以外に違いはない」と書いている。また、「科学者は、時間が空間の一種であることをよく知っている」とも述べている。

量子力学における時空

一般相対性理論では、時空は滑らかで連続していると考えられています。しかし、量子力学の理論では、時空は必ずしも連続的ではありません。

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