ペンローズは1960年代後半，物理学の統一理論を打ち立てるための斬新な「ツイスター理論」を考え ついた。空間と時間のなかで粒子がどう運動し相互作用するかを説明しようとするのではなく，空間と時間そのものが，もっと深いレベルの実在から生まれてく る派生的なものなのであると，ペンローズは提唱した。だが，この「ツイスター理論」が広まることはなく，数少ない支持者も概念的な問題で身動きが取れなく なった。他の多くの統一理論の試みと同様，ツイスターは見捨てられた。
2003年10月，ペンローズはプリンストン高等研究所に立ち寄 り，統一理論の有力候補「ひも理論」の第一人者ウィッテンに会った。ペンローズはひも理論を一時的な流行りだと批判してきたので，ウィッテンからそれをと がめられるとばかり思っていたが，忘れられた彼のツイスター理論についてウィッテンが話をしたがっていると知って驚いた。
その数カ月 後，ウィッテンはツイスター理論とひも理論を結びつけた97ページに及ぶ論文を発表してツイスターを復活させ，ひも理論を厳しく批判する人々にも強い印象 を与えた。これをきっかけに，理論家たちは空間と時間とは何かを考え直している。そうした研究から，通常の素粒子物理学では非常に難しい問題を簡単に解く 計算手法がすでに生まれた。
ウィッテン論文以前は，ツイスター理論とひも理論の研究者は別々の集団を作り，異なる言語を話しているようなものだった。ペンローズらが一般相対性理論の研究で名をなしたのに対し，ひも理論研究者たちは素粒子物理学の伝統を受け継いでいる。
オックスフォード大学のメイソンは1987年にペンローズとともにシラキュース大学を訪れた際にひも理論に関する議論を無視したが，いまにして思えば，ひも理論研究者と議論していれば貴重な手がかりが得られたかもしれないとみる。
「私たちは素粒子物理学のセミナーには行かなかった。相対論研究者だったから」とメイソンはいう。
ペンローズのもともとの狙いは，量子力学の原理を空間と時間にどのように適用するかを再検討することであった。従来の考え方では，極微の量子スケールでは 時空の幾何構造が揺らぎ，事象どうしの関係が変わってくる。だとすると，ある事象を引き起こしたはずの事象がもはや原因ではなくなるなど，タイムトラベル 物語に出てくるようなパラドックスが生じる。
これに対しツイスター理論では因果の順序が第一の基本で，揺らぐことはない（「ひねり回転」を意味するツイスターという名は，自転する粒子の周りの因果関係がどのように見えるかにちなむ）。因果関係が揺らぐのではなく，事象が起こった場所と時間が揺らぐ。
ツイスター理論の研究者たちはこの考え方を精緻に理論化することはできなかったのだが，ひも理論研究者たちが「時間と位置が曖昧な事象」が1本のひもにほかならないことを示したことで，それが可能になった。
一方，ひも理論のほうは，空間の生成に関する有望なアイデアがありながら，手をつけられずにいた。ひも理論研究者たちは1997年，「4次元空間を高速で 動き回る粒子は5次元空間で相互作用するひもと同じだ」と推測した。この新たな次元は“飛び出す絵本”の絵のように現れるのだが，生じるのは非常にゆがん だ空間次元が1つだけだった。しかし現在までに，ツイスター理論の概念を使って，通常の空間の次元（さらには時間まで）がどのように生まれ出るのかが示さ れた。
「時空は派生物」という考え方は極めてもっともだと，多くの理論家が認めている。オックスフォード大学のホッジスは，私たちは時空を直接に認識しているのではないと指摘する。届いた情報をもとに，ある事象が特定の時間に特定の場所で起きたと推定しているのである。
「時空の各点を基本的なものと見なすこの考え方は，うわべだけの偽りだ」とホッジスはいう。実際，重力による時空のゆがみや，よく知られた量子間の“気味の悪いつながり”（量子もつれ）によって，明確な位置と時間の概念は破綻している。
空間と時間をうまく再構築できるかどうかは別としても，ツイスター理論とひも理論はすでに素粒子物理学者たちから大いに慕われている。
単純な粒子衝突を記述する場合でも，何万もの項を含む一連の方程式が必要で，それらの項はかの物理学者ファインマンが1940年代に考案した方法に基づい て書かれている。ほとんどすべての項は最終的には相殺されて消えるのだが，どれが消えるかを前もって知ることはできないので，すべての項をゴリゴリ計算し なくてはならない。
これに対しツイスター理論とひも理論にヒントを得た新方法は，ファインマンの方法が考慮していなかった「対称性」に 着目し，計算の重荷となる項を最初から減らす。かつて数学の天才たちもお手上げだった計算が，たったの2～3週間で可能となった。「ファインマンがこれを 見たら大喜びするに違いない」とカリフォルニア大学ロサンゼルス校のバーンはいう。
いま生まれつつある時空の新理論は仮説の段階だし， 数学的に非常に難解なので，直接関係している物理学者たちでさえ進展状況を追いきれていないと認める。時空が派生構造にすぎないとしたら，それにもかかわ らず私たちにこれほど現実的に見えるのはなぜなのだろうか。理論家たちはまだ説明できていない。
命のない物質から生命が生じるように， 時空もどうにかして形作られるに違いない。その過程がどうであれ，それは原子より小さなスケールだけの話ではありえない。サイズの概念そのものが，時空に 伴って出現するのだから。すべてのスケールで，そしてどこであっても明らかであるはずだ。それを見る方法がわかりさえすれば。
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