ゲージ理論とは

アインシュタインは重力の式を、時間や空間の測り方をどのように変えても重力の働き方は変わらないという条件から導いた。
ワイルはこの考え方が重力だけでなく、電磁気力の働き方にもあてはまることに気がついた。電磁気力についても、「あるもの」の測り方をどのように変えても力の働き方は変わらないという条件をおくと、電磁気力のマクスウェル方程式が決まってしまう。これが電磁気力についてのゲージ理論である。ゲージ原理とは、力の原理である。この「あるもの」とは、電子を波と考えた時の位相の値である。
電磁場の働きを説明するマクスウェル方程式は、物差しとなる円が回転しても形は変わらない。逆に、円が回転しても変わらないということから方程式の形が決まる。このように「あるものの測り方を変えても力の働き方が変わらない」という原理が、ゲージ原理である。「ゲージ」とは、物差しのように量を測る単位である。