量子引力与同广义相对论的统一

现代物理建立在两座高耸的理论之上，而尴尬的是，它们说的不是同一种语言。其一是标准模型，它用量子力学那种精确、概率式的词汇描述粒子和四种力中的三种。其二是广义相对论，爱因斯坦的引力理论，它描述质量和能量如何弯曲平滑、连续的时空。两者各自在自己的地盘里都好用得惊人，可它们建立在互不相容的根基上，把它们调和起来，是基础物理中最深的未解难题。

你一旦试着像对待其他力那样去对待引力，摩擦就立刻显现。在标准模型里，每一种力都由一个粒子传递——光子、胶子、W 和 Z。依此类推，引力也该由一个叫引力子（graviton）的粒子来传递。可当物理学家试着像处理光子那样去用引力子做计算时，结果却旋进了一片胡言乱语：无穷大不断堆积，而常用的招数驯服不了它们。在所有力当中，唯独引力抗拒被叠进量子的框架。在那些极端的地方——黑洞的中心、大爆炸的第一瞬——这种崩溃变得彻底，因为那里量子效应与强烈的引力同时举足轻重，而哪一个理论离了另一个都应付不来。

有好几套雄心勃勃的框架试图架起这座桥。弦理论提出，粒子其实是一根根微小的振动的弦，而它天然地就含有一个引力子；圈量子引力则提出，时空本身是由一块块离散的碎片织成的。两者在数学上都极为丰富，但关键在于：哪一个都还没有给出经过检验的实验预言，因为量子引力会清晰显形的那个能量，远远超出任何可以设想的对撞机，遥不可及。因此，量子引力是所有前沿中最宏大的一座，而坦率地说，也是实验给出的指引最少的一座——眼下的进展，多半还停留在理论层面。