量子重力理論

量子重力理論（りょうしじゅうりょくりろん、quantum gravity theory）は、重力相互作用（重力）を量子化した理論である。単に量子重力（りょうしじゅうりょく：Quantum Gravity, Quantum Gravitation）または重力の量子論（Quantum Theory of Gravity）などとも呼ばれる。

概要

ユダヤ系ロシア人のマトベイ・ブロンスタインがパイオニアとされる。一般相対性理論と量子力学の双方を統一する理論と期待されているが、現時点ではまったく未完成の未知の理論である。

相対性理論を摂動により単純に量子化すると二次のレベルで紫外発散が起きる。ただし一般相対性理論自体はゲージ理論で考えることができる（内山龍雄による）。このことから重力ゲージ理論によれば重力子はスピン2のボソンであると考えられている。そこで次に考え出されたものが超重力理論である。これは重力子がスピン3/2のグラビティーノ（重力微子）を超対称性パートナーとして持つ、という理論である。しかしこの理論も高次のレベルで発散している可能性が指摘されている。そこで次に考え出された理論が超弦理論である。これは重力子が閉じたひもで記述される、という理論である。ほかにもこの理論は開いたひもとして光子・ウィークボソン・グルーオンなどのゲージボソン、そしてフェルミオンを含むので究極の理論と呼ばれることがある。

また超弦理論以外の量子重力理論にループ量子重力理論がある。ループ量子重力はその背後にペンローズのツイスター理論とスピンネットワークを含んでいる。

量子重力理論の主要な研究対象としてブラックホールが挙げられる。ブラックホールの内部では一般相対性理論が破綻をきたすと考えられており、そこでは時空を量子化した理論が有効である。この方向による最近の発展ではホログラフィック原理が挙げられる。これはブラックホールの内部の情報量の保存限界はその体積ではなく表面積に依存するというものである。これはひも理論のメンブレーンに通じるものがある。またAdS/CFT対応としてある種の物理が多様体の境界に還元できるという考え方もある。

いずれにしても量子重力を考える上で最大の問題点はその指針とすべき基本的な原理がよく分かっていないということである。そもそも重力は自然界に存在する四つの力（基本相互作用）の中で最も弱く、量子化された重力が関係していると考えられる現象が現在到達できるレベルでは観測されていないのである。

関連項目

• 一般相対性理論
• 超重力理論
• 超弦理論
• ツイスター理論
• ループ量子重力理論
• 因果的動的単体分割（CDT, causal dynamical triangulation）
• An Exceptionally Simple Theory of Everything

外部リンク

• Quantum gravity （英語） - スカラーペディア百科事典「量子重力理論」の項目。