量子重力とは？

この概念が 4 つの基本的な力をどのように統合できるか

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量子重力は、重力を他のものと統一しようとする理論の総称です。 物理学の基本的な力 （すでに統合されています）。それは一般に、重力を媒介する仮想粒子である理論的実体、グラビトンを仮定します。これが、量子重力を他の特定の統一場理論と区別するものです。ただし、公平を期すために、一般的に量子重力として分類される理論の中には、必ずしもグラビトンを必要としないものもあります。

グラビトンとは？

量子力学の標準モデル (1970 年から 1973 年の間に開発された) は、他の 3 つが 物理学の基本的な力 仮想ボソンによって媒介されます。光子は電磁力を媒介し、W ボソンと Z ボソンは弱い核力を媒介し、グルオン ( クォーク ) 強力な核力を仲介します。

したがって、グラビトンは重力を媒介します。見つかった場合、グラビトンは質量がなく (長距離で瞬時に作用するため)、スピン 2 であると予想されます (重力は 2 階のテンソル フィールドであるため)。

量子重力は証明されていますか?

量子重力の理論を実験的にテストする際の主な問題は、現在の実験室での実験では、予想を観察するために必要なエネルギー準位を達成できないことです。

理論上でも、量子重力は深刻な問題に直面します。重力は現在、 一般相対性理論 、これは、巨視的スケールでの宇宙について、微視的スケールでの量子力学によるものとは非常に異なる仮定を立てています.

それらを結合しようとすると、通常、すべての力の合計が相殺されず、無限値になる「くりこみ問題」に陥ります。量子電気力学では、これは時折発生しましたが、数学を再正規化してこれらの問題を取り除くことができました。このような繰り込みは、重力の量子解釈では機能しません。

量子重力の仮定は、一般に、そのような理論が単純かつ洗練されていることが証明されるというものであり、そのため多くの物理学者は、現在の物理学で観察された対称性を説明できると思われる理論を予測し、それらの理論が機能するかどうかを確認するために逆算しようとします。 .

量子重力理論として分類されるいくつかの統一場の理論には、次のものがあります。

• 弦理論 / 超弦理論 / M理論
• 超重力
• ループ量子重力
• ツイスター理論
• 非可換幾何学
• ユークリッド量子重力
• ホイーラー・デウィット方程式

もちろん、量子重力が存在する場合、単純でもエレガントでもない可能性は十分にあり、その場合、これらの試みは誤った仮定でアプローチされており、おそらく不正確です.時間と実験だけが確かなことを教えてくれます。

上記の理論のいくつかが予測しているように、量子重力の理解は単に理論を統合するだけでなく、空間と時間の根本的に新しい理解をもたらす可能性もあります.

によって編集アン・マリー・ヘルメンスタイン博士