背景独立性とは何か？

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背景独立性とは何か？

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/01/08 10:41 UTC 版)

「背景独立性」の記事における「背景独立性とは何か？」の解説

背景独立性は、物理学の理論に対してゆるく定義された性質である。大まかに言うと、背景独立性は「人の手でとられた」空間と時間を記述するために使われる数学的な構造の数を制限する。かわりに、時空の構造は、アインシュタインの場の方程式のような、力学的方程式の結果であるので、第一原理から時空の構造がどのような形となるかを決定することができる。計量の形は計算結果を決定するので、予言するために小さな入力しか必要でないことから、背景独立な理論は、背景独立ではない理論と比較して、予言力が大きい。これは基礎理論に求められる自由なパラメータ数が少ないことと似ている。従って、背景独立性とは、パラメータだけではなく幾何学的な構造をも含む部分まで、理論から予言されるべき数学的な対象を拡張しようすることとみることができる。このことをまとめて、リクルス(Rickles)は次のように書いている。 「背景構造は力学構造と対比をなしていて、明らかに、背景独立な理論は後者（力学構造）のみを持っているだけで、背景独立ではない理論は、後者（力学構造）に加えて前者（背景構造）も持っている。」. 一般相対論では、背景独立性は、時空の計量が力学的方程式の解であるという性質と同一視される。古典力学ではこれが当てはまらず、物理学者は実験的観測に合致するために計量を固定して考える。計量の形式は物理的な予言に影響するが、理論により予言されはしないので、これ（計量の固定）は求められたものではない。