量子引力，又称量子重力，是试图将广义相对论与量子力学相结合的理论体系，旨在对引力场进行量子化描述。其核心目标是解决经典引力理论与量子理论在微观尺度上的不相容性，并为黑洞、宇宙起源等极端物理现象提供解释框架。
现有主流理论包括弦论和圈量子引力。弦论以一维弦代替点粒子作为基本实体，通过引入额外维度统一描述基本相互作用，但需依赖固定时空背景。圈量子引力则采用背景独立方法，以自旋网络和离散时空结构为基础，从正则量子化途径推导时空量子化特性。两种理论均尝试克服传统量子场论在处理引力时出现的不可重整化问题。
量子引力的理论探索始于20世纪，初期尝试将引力纳入量子场论框架时遭遇数学困难。弦论最初源于强相互作用研究，后被发现其振动模式可导出引力子，逐步发展为统一理论候选。圈量子引力则从惠勒-得卫特方程出发，结合阿西特卡变量构建离散时空模型。实验验证仍是重大挑战，现有观测手段难以达到理论所需的极高能标，部分间接检验方法尚处探索阶段。
- 中文名
- 量子引力
- 外文名
- quantum gravity
目录
- 1实验结果
物质的量子化描述和时空的几何化描述之间彼此不具有相容性，以及广义相对论中时空曲率无限大（意味着其结构成为微观尺度）的奇点的出现，这些都要求着一个完整的量子引力理论的建立。这个理论需要能够对黑洞内部以及极早期宇宙的情形做出充分的描述，而其中的引力和相关的时空几何需要用量子化的语言来叙述。尽管物理学家为此做出了很多努力，并有多个有潜质的候选理论已经发展起来，至今人类还没能得到一个称得上完整并自洽的量子引力理论。
一个卡拉比-丘流形的投影，由弦论所提出的紧化额外维度的一种方法量子场论作为粒子物理的基础已经能够描述除引力外的其余三种基本相互作用，但试图将引力概括到量子场论的框架中的尝试却遇到了严重的问题。在低能区域这种尝试取得了成功，其结果是一个可被接受的引力的有效（量子）场理论，但在高能区域得到的模型是发散的（不可重整化）。
试图克服这些限制的尝试性理论之一是弦论，在这种量子理论中研究的最基本单位不再是点状粒子，而是一维的弦。弦论有可能成为能够描述所有粒子和包括引力在内的基本相互作用的大统一理论，其代价是导致了在三维空间的基础上生成六维的额外维度等反常特性。在所谓第二次超弦理论革新中，人们猜测超弦理论，以及广义相对论与超对称的统一即所谓超引力，能够构成一个猜想的十一维模型的一部分，这种模型叫做M理论，它被认为能够建立一个具有唯一性定义且自洽的量子引力理论。
量子力学则有赖于固定背景，既然它是从固定背景（非动态的）结构中起家的。在量子力学中，时间是开始就给定而且非动态的，恰如牛顿的经典力学一般。在相对论性量子场论中，一如在经典场论中，闵可夫斯基时空是理论的固定背景。最后，弦论是从扩充量子场论出发的，其中点粒子代之以弦样物体，在固定时空背景中做传递。虽然弦论的起源是在夸克局束（quark confinement）研究方面而不是在量子引力方面，很快就发现弦的频谱包括了引力子，而且弦的几种特定振动模式的“凝聚”等价于对原始背景的修改。
圈量子引力是建构背景独立量子理论的努力成果。拓扑量子场论提供了背景独立量子场论的一例，但其没有局部的自由度而仅有有限个全局自由度。如此要描述3+1维的引力则显得不足；按照广义相对论，即使在真空，引力也有局部自由度。然而在2+1维，引力就可以是拓扑场论，而其也被成功地透过多种方法进行量子化，包括自旋网络的方法。
另外一种尝试来自于量子理论中的正则量子化方法。应用广义相对论的初值形式（参见上文演化方程一节），其结果是惠勒-得卫特方程（其作用类似于薛定谔方程）。虽然这个方程在一般情形下定义并不完备，但在所谓阿西特卡变量的引入下，从这个方程能够得到一个很有前途的模型：圈量子引力。在这个理论中空间是一种被称作自旋网络的网状结构，并在离散的时间中演化。
实验结果
播报编辑
至于透过实验的检验，很遗憾的，量子引力所探讨的能量与尺度乃是实验室条件下无法观测得到的，有些学者提出一些观点可能可以透过天文学上的观测来检验，但仍属少数特例。因此希望从实验观测得到一些关于量子引力理论发展上的提示。
