量子重力（QG）は、量子力学の原則に従って重力を記述しようとする理論物理学の分野です。それは、ブラックホールの近くや中性子星などの同様のコンパクトな天体物理学的オブジェクトなど、重力効果も量子効果も無視できない環境を扱います。

物理学の4つの基本的な力のうち3つは、量子力学と量子場理論の枠組みの中で説明されています。4番目の力である重力の現在の理解は、古典物理学のまったく異なる枠組みの中で策定されているアルバート・アインシュタインの一般的な相対性理論に基づいています。ただし、その説明は不完全です。相対性の一般理論におけるブラックホールの重力場を説明することは、時空湾曲などの物理的量をブラックホールの中心に分岐するようになります。

これは、相対性の一般的な理論の内訳と、一般的な相対性を超えて量子領域への理論の必要性を示しています。ブラックホールの中心に非常に近い距離（プランクの長さよりも近い）では、時空の量子変動が重要な役割を果たすと予想されます。これらの量子効果を説明するには、量子重力の理論が必要です。このような理論では、説明を中心に近づけ、ブラックホールの中心にある物理学の理解を可能にする可能性があります。より正式な根拠では、古典的なシステムは一貫して量子システムと結合できないと主張することができます。

量子重力の分野は積極的に発展しており、理論家は量子重力の問題に対するさまざまなアプローチを調査しています。最も人気のあるものは、M理論とループ量子重力です。これらのアプローチはすべて、重力場の量子挙動を説明することを目的としています。これには、すべての基本的な相互作用を単一の数学的フレームワークに統合することは必ずしも含まれていません。ただし、ストリング理論などの量子重力に対する多くのアプローチは、すべての基本力を説明するフレームワークを開発しようとします。このような理論は、しばしばすべての理論と呼ばれます。ループ量子重力などのその他は、そのような試みをしません。代わりに、彼らは他の力とは別に維持されている間、重力場を量子化するために努力します。

量子重力理論を策定することの難しさの1つは、量子重力効果の直接観察がプランクスケールの近く、約10〜35メートル、はるかに小さく、したがってはるかに高いエネルギーでのみアクセス可能なスケールの近くで長さのスケールでのみ現れると考えられることです。、現在高エネルギー粒子アクセラレータで利用可能なものよりも。したがって、物理学者は、提案されている競合する理論を区別できる実験データを欠いています。N.B.N.B。

量子重力理論のテストツールとして、思考実験アプローチが提案されています。量子重力の分野では、いくつかの未解決の質問があります - 例えば、基本粒子のスピンが重力を供給する方法は不明であり、検討実験は、研究室の実験や物理的なものがない場合でも、これらの質問に対する可能な解像度を探求する経路を提供できる可能性があります。観察。

21世紀初頭には、新しい実験の設計と技術が発生し、量子重力をテストするための間接的なアプローチが今後数十年にわたって実行可能であることを示唆しています。この研究分野は、現象学的量子重力と呼ばれます。
Quantum gravity (QG) is a field of theoretical physics that seeks to describe gravity according to the principles of quantum mechanics. It deals with environments in which neither gravitational nor quantum effects can be ignored, such as in the vicinity of black holes or similar compact astrophysical objects, such as neutron stars.

Three of the four fundamental forces of physics are described within the framework of quantum mechanics and quantum field theory. The current understanding of the fourth force, gravity, is based on Albert Einstein's general theory of relativity, which is formulated within the entirely different framework of classical physics. However, that description is incomplete: describing the gravitational field of a black hole in the general theory of relativity leads physical quantities, such as the spacetime curvature, to diverge at the center of the black hole.

This signals the breakdown of the general theory of relativity and the need for a theory that goes beyond general relativity into the quantum realm. At distances very close to the center of the black hole (closer than the Planck length), quantum fluctuations of spacetime are expected to play an important role. To describe these quantum effects a theory of quantum gravity is needed. Such a theory should allow the description to be extended closer to the center and might even allow an understanding of physics at the center of a black hole. On more formal grounds, one can argue that a classical system cannot consistently be coupled to a quantum one.

The field of quantum gravity is actively developing, and theorists are exploring a variety of approaches to the problem of quantum gravity, the most popular being M-theory and loop quantum gravity. All of these approaches aim to describe the quantum behavior of the gravitational field. This does not necessarily include unifying all fundamental interactions into a single mathematical framework. However, many approaches to quantum gravity, such as string theory, try to develop a framework that describes all fundamental forces. Such a theory is often referred to as a theory of everything. Others, such as loop quantum gravity, make no such attempt; instead, they make an effort to quantize the gravitational field while it is kept separate from the other forces.

One of the difficulties of formulating a quantum gravity theory is that direct observation of quantum gravitational effects is thought to only appear at length scales near the Planck scale, around 10−35 meters, a scale far smaller, and hence only accessible with far higher energies, than those currently available in high energy particle accelerators. Therefore, physicists lack experimental data which could distinguish between the competing theories which have been proposed.n.b.n.b.

Thought experiment approaches have been suggested as a testing tool for quantum gravity theories. In the field of quantum gravity there are several open questions - e.g., it is not known how spin of elementary particles sources gravity, and thought experiments could provide a pathway to explore possible resolutions to these questions, even in the absence of lab experiments or physical observations.

In the early 21st century, new experiment designs and technologies have arisen which suggest that indirect approaches to testing quantum gravity may be feasible over the next few decades. This field of study is called phenomenological quantum gravity.