提起相對論與量子物理學，幾乎人盡皆知，它們是現代科學的兩大支柱。相對論主導了我們所見的龐大宇宙，而量子物理學則主宰了微觀世界的秩序。
然而，即便如此，直到今日，兩大理論仍未能完全融合，彼此之間似乎尚存鴻溝。那麼，它們之間到底存在何種衝突呢？
簡而言之，相對論根植於傳統經典理論，而量子物理學則是量子世界的產物，它們有何不同？
經典理論堅持萬物皆可描繪、可預見，一切現象都是連續的。例如，我們每天接收的天氣預報，就是對未來氣候的預示。
而量子理論則走上了另一條道路，它認為我們所處的宇宙並非連續，一切皆是難以預測的、充滿不確定性，只能通過概率（波函數）來描繪。
讓我們深入探討一下相對論與量子物理學的「歷史與現狀」。
相對論可以細分為特殊相對論與廣義相對論。特殊相對論建立在兩大公理之上：「光速不變原理」和「相對性原理」。
在研究著名的麥克斯韋方程組時，愛因斯坦發現，光速僅與真空的電容率和磁導率有關，與參考系無關。這表明，光速是宇宙中的一個常數，無論在何種參考系中，速度的疊加都保持不變。
這一發現與伽利略變換（即速度的疊加原則）和牛頓經典物理產生了矛盾。
這表明，麥克斯韋方程組與牛頓經典力學（伽利略變換）必有一個是錯誤的。
經過深入思考（這個過程頗為複雜，此處略過），愛因斯坦提出了自己對時空的看法，他認為時間與空間並非絕對存在，而是一個不可分割的整體。
這種觀念徹底顛覆了牛頓經典時空觀，因為牛頓認為時間與空間是獨立且絕對的，兩者毫無關係。
這裡需要強調的是，在特殊相對論中，時間和空間是相對的，但並非指時空是相對的。在特殊相對論里，時空是絕對的，例如你花費五分鐘閱讀這篇文章這一「事件」，它是絕對的。
廣義相對論則是在特殊相對論的基礎上，加入了重力概念，並推廣至所有參考系。廣義相對論認為，時空並不是平坦的，而是具有曲率的。
因此，在愛因斯坦看來，所謂的重力僅僅是時空曲率的外在表現。可以簡單地解釋為：時空指引物體運動的軌跡，而物體的運動反過來塑造時空的曲率。
接下來，我們轉向量子物理學。
隨著量子物理學的不斷發展，出現了諸如量子色動力學、量子電動力學等分支，它們分別統一了弱力與電磁力，並成功描繪了強力。這兩個理論至今為止取得了巨大的成功。
但遺憾的是，這兩個理論均未涉及重力。在理論的任何描述中，都默認重力不存在。
因此，如何將重力理論融入量子物理學，成為了科學家們面臨的挑戰。
雖然廣義相對論很好地闡釋了重力的本質，但它僅在宏觀層面上進行了描述，未能在微觀世界中揭示重力的真諦，因此它並不是量子領域中的完美理論。
例如，根據廣義相對論的預測，黑洞中心存在奇點，但廣義相對論無法解釋這一奇點。這表明，在微觀領域，廣義相對論對重力的解釋並不準確，儘管它在宏觀世界中取得了巨大的成功。
因此，量子重力理論成為了科學家們追求的目標，亦即將廣義相對論量子化，試圖在微觀世界中也讓廣義相對論取得成功。基於這一思路，科學家們提出了圈量子引力理論和量子場論，並衍生出了前沿的（超）弦理論。
然而，科學家們發現，無論這些理論如何精妙，它們離心中的完美理論仍有一段距離，尋找一個更加完美的量子重力理論成為了科學家們不懈追求的目標。
