量子重力（quantum gravity）

物理學立足於兩座巍峨卻互不搭理的理論之上。廣義相對論把重力描述為平滑、彎曲的時空，支配著極大之物：恆星、星系、宇宙。量子力學把物質描述為機率性且顆粒狀，支配著極小之物：原子、粒子、場。各自在自己的領域裡都經受了極出色的檢驗，卻建立在互不相容的根基上。量子重力就是那套眾人追尋、能將兩者統一的理論，它會把時空本身描述為一個量子物件。

當兩套理論必須同時登場時，衝突就無可迴避：在極端的密度與微小的尺度上，例如黑洞中心或大霹靂的最初一瞬，接近約 10^-35 公尺的普朗克尺度。在那裡，廣義相對論平滑的幾何本身理應以量子方式漲落，但把量子場論的標準配方套用到重力上卻失敗了：所得的理論不可重整化，意即它產生無法控制的無限大，無法像量子電動力學那樣藉由重新定義一組有限的參數而被吸收。一套可行的量子重力理論，必須馴服那些無限大，並在各自的極限下回歸廣義相對論與量子場論。

至今尚無完整、經實驗證實的量子重力理論。兩個領先的研究綱領是弦論，它用微小振動的弦取代點粒子、並自然地包含一個重力子；以及迴圈量子重力，它直接把時空的幾何量子化為離散的面積與體積小塊。兩者在各種意義下都在數學上說得通，但普朗克尺度的能量遠超任何可設想的加速器，使直接檢驗異常艱難，這正是為什麼它仍是理論物理最深的未解前沿。