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我們用簡單的術語解釋為什麼我們需要一個量子引力理論(QG)，即量子力學(QM)與廣義相對論(GR)的統一。在這裡嘗試用簡單的解釋為什麼這樣的統一很難實現。
量化是量子力學(QM)中的一個核心概念。這是一個經典理論和“量子論”的過程。它基本上包括把你係統中的可觀測值(位置、動量、能量等)，在經典理論中只是數字，變成作用於量子態的算子。那麼可觀測值就是相應算子關於系統量子態的期望值。
在沒有涉及到數學細節的情況下，這個量子化過程是負責所有的量子現象，如不確定性和糾纏，這些在量子化之前並不是經典理論系統的一部分。
當你的系統不是相對論系統的時候，這一切都很好。用簡單的話來說，沒有太多的能量，一切都以比光速小得多的速度運動。
然而，事實證明，當你的系統是相對論系統的時候，這種量子化是不起作用的。因此，為了描述基本粒子，這些基本粒子通常運動速度非常快，並且是在很高的能量下產生的，物理學家需要將量子力學(QM)與狹義相對論（SR）統一起來。這種統一的結果稱為量子場論(QFT)。
量子場論(QFT)是場的量子化，而不是粒子的量子化。例如，這允許粒子產生或破壞的情況，這在非相對論性量子力學中是不可能的，但是由狹義相對論預測的。
標準模型(SM)用量子場論的形式描述了電磁、強相互作用和弱相互作用這三種基本相互作用，其精確程度令人難以置信。這些相互作用是用場來描述的。物質(電子、夸克等)也用場來描述，而標準模型解釋了基本的相互作用，即不同場之間的耦合。“耦合”基本上只是“互動”的一個花哨名稱。當兩個(或更多)場相互耦合時，它們可以相互作用。
廣義相對論描述了第四種基本的相互作用，即引力。恰好廣義相對論也是一個場理論！它描述了一個非常特殊的領域的行為，這個度規場負責時空的曲率。這個曲率就是我們所解釋的引力，但它遠不止如此。大質量粒子利用引力相互作用，但即使是無質量粒子也與時空曲率相互作用。
為了描述交互作用，我們需要將標準模型的所有其他場耦合到度規場。然而，這裡存在一個核心問題：標準模型是量子場論，廣義相對論是經典場論！
這個解決方案似乎微不足道：讓我們將廣義相對論量化！如果我們能把廣義相對論的度規場，在它上面執行通常的量子化過程，我們就會有一個關於所有四個基本相互作用的完整的量子理論。
事實上，這是可以做到的。引力可以被量化。問題是，對引力的“天真”量化導致了一種理論在高能量下完全崩潰。這與一個稱為重整化的概念有關。粗略地說，任何量子場論都有一些需要實驗測量的參數。在不知道這些參數的情況下，所有計算都會是毫無意義的結果。
例如，當我們對電磁場進行量化時，我們發現只有少量這樣的參數，測量它們並將它們插入理論中是相當簡單的，以便做出進一步的預測。
然而，當我們對引力進行量化時，我們發現我們需要設置無限個這樣的參數，這樣的理論才有意義。在實踐中顯然是不可能的，甚至在原則上也是不可能的。所以我們說引力是不可再生的。我們可以量化它，但是我們不能從量子理論中產生任何有意義的結果。
這個理論在高能量下會崩潰。您可能想知道，這與重整化有什麼關係？非常粗略地說，重整化參數的數目取決於理論被考慮的能量。在很低的能量下，我們只有標準廣義相對論，重整化參數可以忽略。但是高能是我們真正關心的，在這些能量下，我們不能忽視重整化參數。
因此，“天真的量化”廣義相對論幾乎是無用的。一個好的量子引力理論必須在高能量下才有意義，特別是因為我們想用它來研究非常高能量的場景，比如黑洞和宇宙大爆炸。
如何解決這個問題？有許多不同的方法。其中大多數涉及以某種方式修改量子力學和/或廣義相對論，從而使引力重新可調。
最後，除了重整化的技術問題之外，還有一個更概念性的問題，即如何在量子引力理論的形式主義範圍內看待時空本身。
我們只把量子力學和量子場論理解為粒子或場在給定的“操場”(即固定的背景時空)上相互作用的理論。它不一定必須是平坦的，但它必須是固定的(不變的)，並且它不能以任何方式與“前景”中的場交互。
相反，廣義相對論背後的基本思想是時空是一個動態的、不斷變化的物理實體，它不僅影響粒子或在其中運動的場的運動，而且還受它們的影響。時空不再僅僅是一個“背景”，它是一個動態的、相互作用的場，就像任何其他場一樣。 
調和量子力學和廣義相對論中這兩種非常不同的時空描述，是任何量子引力理論必須能夠做到的。然而，如果我們想把時空看成一個量子場，那麼我們就需要對時空本身進行量化，我們甚至還沒有對它的含義有一個完整的概念上的理解。
趣味說
量子力學和廣義相對論的矛盾主要體現在引力難以量子化上。
首先要梳理一下量子力學和相對論結合的過程。最早將量子力學和狹義相對論成功結合的是狄拉克方程。狄拉克方程成功解釋了費米子自旋產生的原因，並預言了正電子，很快得到實驗證實。但它的“負能海”等結果還是不夠自然。這個問題在量子場論下才得到解決，首先狄拉克自己對電磁場做了量子化，場的量子是自旋為1的光子。隨後海森堡和泡利又提出了更廣義的場正則量子化形式，約當和魏格納對狄拉克方程做了場量子化，場的量子為自旋1/2的費米子。至此量子力學和狹義相對論成功結合為了平直時空背景下的量子場論。
量子場論在粒子物理學上取得了巨大的成功，建立在量子場論基礎上的量子電動力學（1965年諾貝爾物理學獎），電弱統一理論（1979年諾貝爾物理學獎），量子色動力學（2003年諾貝爾物理學獎），三者合稱粒子物理標準模型，完整地描述了四種基本力中的電磁力，弱力和強力。其中電磁力和弱力的統一理論已經被實驗證實（1984年諾貝爾物理學獎），它們和強力的統一也早已有了完整的理論模型，但暫時未被實驗證實。
四種基本力只剩下由廣義相對論描述的引力了，但是利用量子場論來描述引力的時候，出現了巨大的困難。因為它的“荷”是質量，這就導致在量子場論的微擾方法下，任何粒子，無論是有靜質量還是動質量，都要和引力子耦合，包括引力子也要和自己耦合，這樣計算費曼圖會產生一堆無窮大。在量子電動力學和電弱統一理論裡，無窮大可以通過重整化消除，但是引力做不到。
超弦理論可以通過有限大小的弦來代替量子場論中無限小的基本粒子，從而解決無窮大發散問題，而且引力子可以和其它基本粒子一樣自然地出現，所以被譽為最有希望統一四種基本力的理論。不過超弦理論離實驗驗證的條件太遠（探索普朗克尺度以下），我懷疑人類文明到盡頭也未必能觸及。
還有一種方案是直接認為廣義相對論是基本的，不對其做量子化，而是直接在廣義相對論的彎曲時空背景下建立量子場論。但這隻屬於形式上的統一，並不是根本上統一。
九維空間
量子力學和廣義相對論有兩個最主要的矛盾，一個是關於引力，引力是廣義相對論的主要概念之一，而量子力學不包括引力，也就是說在量子力學的所有理論和概念中，引力是忽略不計的。另一個是關於時空概念，廣義相對論認為時空是動力系統的一部分，而量子力學認為時空是獨立於動力系統之外的參照系。許多年來，物理學家們試圖統一這兩個相互矛盾的現代物理學的兩大支柱，包括量子場論，量子色動力學，就是試圖在量子力學的框架內引入引力概念的嘗試。而圈量子引力理論則相反，試圖在廣義相對論的框架下，引入量子的概念。至於超弦理論則另闢蹊徑，通過引進量子的更小的結構，即量子不再是最小的粒子，或者一個“點”，而是由更小的震動弦構成，並由此試圖完成物理學兩大支柱理論的大統一。所有這些努力，到目前為止都沒有取得令人滿意，又取得共識的結果，任然是任重而道遠。由此可知，在物理學家眼裡，無論是廣義相對論，或者是量子力學，都還不是一個令人滿意和信服的完備理論。
zcjing
“量子力學”和“相對論”是互不兼容的兩個“系統”！
它們的共同之處都是“二元論”，要麼死要麼活——要麼糾纏要麼塌縮；要麼靜如處女要麼動如脫兔——光子要麼靜止m=0要麼飛速m=E/c^2。
它們都想用數學公式統治物理學！
“量子力學”用的是物理學家想象的物理方程，
“相對論”用的是數學名家的“數學方程”！
當然，它們的性質也是一樣的———都屬於“科幻”！
沙沙狐狐
孤猴78345271
量子力學是適用於微觀世界的理論，在微觀世界裡物質的表現更像粒子，而相對論則適用於極大尺度、高能、高速、大質量的場合，在這些場合裡，時空幾何主導了一切。兩個理論都是揭示客觀世界的基礎理論，適用範圍有所不同但是在研究更加本質的時空和物質本性的問題上又走到了一起。但是這兩個理論至今卻無法完美地結合，各種嘗試都不可避免地出現了一些不可理解的發散結果。現在最有希望把二者結合的是超弦理論，基本思想是時空本身也是量子化的，其基本單位就是一根一根的弦。不同方式振動的弦或者弦的組合表現出來就是不同的基本粒子或者時空。
高個兒12
量子力學，經絡系統學和相對論是相互融合一致的共同統一體。這就為量子力學和經絡系統學說與相對論學說之間駕起了一條非常融合統一的橋樑和隧道。自然語言系統本質就是量子力學的前瞻和願望部分與部分的升級版。經絡系統的介入與融通更使它們融入的更加充分，如虎添翼。因此上說量子力學跟廣義相對論是一致的兩個部分之間的立，而不是充分的對立統一概念之間的對立。所以說，科學的問題需要理論的支持和統一才能弄清它們之間的來龍去脈。
天籟人
量子力學是量子場的概念；廣義相對論是引力場的概念。只有小行星撞擊地球產生金屬態氫離子聚合形成新物質時，引力場和量子場重合，矛盾體才會形成統一。但是這個統一是暫時的，隨著新物質的生成，地球的引力場又占主導地位了！
