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量子力学と一般相対性理論との関係は何ですか？科学者は2つの理論をどのように調整しようとしましたか？
gpt
量子力学と一般相対性理論の関係は複雑なものです。どちらの理論も宇宙の理解に基づいていますが、それらは異なる原則に基づいており、異なる意味を持っています。科学者は何十年にもわたって2つの理論を和解させようとしてきましたが、進歩がなされていますが、完全な和解はまだ達成されていません。2つの理論を調整するための主なアプローチの1つは、量子力学と一般的な相対性理論を単一の統一理論に組み合わせた重力の量子理論を開発することです。その他のアプローチには、文字列理論、ループ量子重力、および非配線形状が含まれます。
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なぜこれら2つの理論をつなぐ必要があるのですか？一般相対性理論の制限は何ですか？
gpt
量子力学と一般的な相対性をつなぐ必要性は、それらが物理学で最も成功した2つの理論であるという事実から生じますが、それらは非常に異なるスケールで発生し、数学的に互いに互換性のない物理的現象を説明しています。

一般相対性理論は、光の速度よりもはるかに遅い大きな質量と速度を持つオブジェクトの挙動を説明することに非常に成功していますが、いくつかの制限があります。たとえば、時空の曲率が非常に極端になり、一般相対性理論の予測が崩壊するほど極端になるブラックホールの一貫した説明は提供されません。さらに、一般相対性理論は、微視的な粒子と非常に初期の宇宙の挙動を説明することはできません。

量子力学と一般相対性理論をつなぐことは、最小スケールから最大スケールまでの物理的現実の完全かつ一貫した説明を提供するため、重要です。これにより、ブラックホール内で何が起こるか、暗黒物質と暗黒エネルギーの性質、宇宙の起源など、宇宙に関する基本的な質問に答えることができます。

さらに、量子力学と一般的な相対性理論を和解させるという成功した理論は、新しい技術開発と自然界のより深い理解につながる可能性があります。たとえば、量子力学と一般相対性理論を含む理論を使用して、より高度な重力波検出器を設計し、大規模な天文学的なイベントによって生成される時空の波紋を検出できます。