アインシュタインの一般相対性理論は、わずか12文字に要約される。 「時空は物質に動き方を伝え、物質は時空に曲がり方を伝える」

しかし、物理学者ジョン・ホイーラーによるこの短い説明には、もっと複雑で深遠な真実が隠されているのです。 一般相対性理論は、量子論のほかに、現代物理学の2つの柱のうちの1つです。つまり、重力と、惑星、銀河、宇宙全体といった非常に大きなものについての理論です。 アインシュタインの特殊相対性理論を拡張したものですが、1905年から1915年まで10年間もかかってしまったほど大規模なものです。 アインシュタインは、一般相対性理論に、ガリレオが3世紀以上も前に指摘した「落下する物体は質量に関係なく同じ速度で加速する」という原理を組み合わせたのである。 ピサの斜塔から落とした羽とハンマーが、空気抵抗を差し引いても同時に地面に落ちるのは有名な話だ。 (1971年のアポロ15号の月面着陸では、宇宙飛行士のデビッド・スコットが空気のない月でこの原理を確認した)

ガリレオに続いて、アイザック・ニュートンは、これが成り立つのは、物体の加速度に対する抵抗を表す慣性質量と、重力に対する物体の応答を表す重力質量が常に等しくなければならない、という奇妙な一致が成り立っている場合に限る、ということを示したのだ。 なぜそうでなければならないかという明白な理由はないが、これまでこの2つの量を切り離した実験はない。

アインシュタインは、光の速度が一定であることを利用して特殊相対性理論を構築したのと同様に、これを自然の原理である等価原理として宣言しました。 これと、空間と時間が織り成す「時空」という新しい概念とで、重力は単なる加速度であるという図式が成り立つのです。 巨大な物体はその周りの時空を曲げるので、物体はその物体に向かって加速しているように見える。 宇宙規模の大きなスケールや、惑星や恒星のような非常に大きな質量の近くでは重力が支配的ですが、実は自然界の4つの力の中では圧倒的に弱く、量子論で説明できない唯一の力なのです」

量子論と一般相対性理論は、実はまったく相性がよくありません。 この2つの理論は一般に非常に異なるスケールで作用するので、大きな問題にはなりません。 しかし、例えばビッグバンのごく初期、宇宙が非常に小さく、重力が非常に強かったときに何が起こったかを理解する妨げになっています。

いつか量子論と一般相対性理論を統合するような「万物の理論」が出てくることが大きな望みですが、弦理論やループ量子重力などの試みは、今のところ実現に至っていません。 一般相対性理論では、非常に高密度の質量の集積が時空を歪めてしまい、光さえもそこから抜け出せなくなるという予言は真実であることが証明されている。

しかし、おそらく一般相対性理論の最大の勝利は、2015年に発見された重力波（非常に重い物体の動きによって生じる時空の波紋）である。 2つのブラックホールが渦を巻いて合体するシグナルは、先進的なLIGO実験による丹念で忍耐強い検出作業の勝利だった。 リチャード・ウェッブ