然而，這兩種理論在根本上相互矛盾。自物理學黃金時代以來的一個世紀里，我們一直試圖調和兩者，但都沒有成功。廣義相對論和量子力學之間究竟有什么沖突？

基本信息

我們先從溫和的談起，我們有黑洞信息悖論。純廣義相對論中的黑洞吞噬信息的方式可以將其完全從宇宙中移除，尤其是當這些黑洞通過霍金輻射蒸發時。這與量子理論有很大的沖突，它告訴我們信息永遠不會被破壞。但同樣的霍金輻射為信息悖論提供了部分解決方案。在多位物理學家的努力之后，被黑洞吞噬的信息可以通過霍金輻射回到宇宙。從根本上來說，信息悖論的根源和解決方案都來自霍金輻射的發現。實際上，霍金通過找到一種將廣義相對論和量子場論結合起來的方法推導出了霍金輻射，但這種結合是近似的且不完整的。

最困難的問題

但即使在較小尺度上考慮彎曲時空的結構，也會導致瘋狂和災難性的沖突。標準的量子理論將時空結構視為所有奇怪量子事物發生的潛在舞臺，鑒于這種合理的底層結構，應用量子原理量化大部分自然力是相對常規的。例如，當我們量化電磁場時，經典電磁學就變成了量子電動力學。但在由此產生的數學中，新的量子場仍然位于平滑、連續的時空網格之上。

那么，如果我們想量化引力呢？引力場并不位于時空之上，因為它本身就是時空。要量化引力，我們必須量化時空本身，這樣就沒有一個坐標系可以作為我們理論的基礎。事實上，這是一場災難。在廣義相對論中，質量或能量的存在會彎曲引力場。在量子引力中，引力本身成為我們量子化時空中的一種激發，這些激發的能量本身應該會彎曲更多的時空曲率，這表示為更進一步的激發。換句話說，引力應該會無限產生更多的引力。

但是當我們嘗試量化廣義相對論時，這些都不起作用。當在量子尺度上有很強的引力效應時，這種校正會膨脹到無窮大，并且與其他量子場論不同的是，我們無法進行簡單的測量來重整化這些校正。我們說廣義相對論的量子化時空是不可重整化的。