在民間或者業(yè)務(wù)愛好者中間，有很多人熱衷于拿相對論和量子力學(xué)做比較。我首先想說的是，其實相對論和量子力學(xué)屬于完全不同類型的理論，從物理學(xué)范疇上分，相對論屬于經(jīng)典物理范疇，量子力學(xué)屬于量子物理范疇。
什么是經(jīng)典物理學(xué)？經(jīng)典物理學(xué)認為時空是連續(xù)的，一切事物的發(fā)展，一旦初始狀態(tài)確定，原則上就可以從理論上預(yù)言它以后任何時刻的狀態(tài)，即所謂的決定論。什么是量子物理學(xué)？量子物理學(xué)認為，時空是不連續(xù)的，是量子化的，物體的狀態(tài)由波函數(shù)的概率描述，狀態(tài)具有不確定性，也就是說即使物體初始狀態(tài)知道了，從理論上根本就不能完全確定以后的狀態(tài)，只能從概率上給出某些可能性，即所謂的非決定論。
然后再說說什么是相對論。相對論包括狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論在1905年建立完成，廣義相對論在1915年建立完成。
麥克斯韋建立了麥克斯韋方程組，統(tǒng)一描述了一切電磁現(xiàn)象，這是一項偉大的成就 。學(xué)過電磁學(xué)的人都知道麥克斯韋方程組對一切慣性系都成立。這一點，比較愛思考的人便會發(fā)現(xiàn)，麥克斯韋方程組預(yù)言的電磁波對于一切慣性系來說，傳播速度都是光速，然而這一點與伽利略變換有著不可調(diào)和的矛盾。
伽利略變換認為，光速對于不同的參考系來說，必然是不同的。顯然，這兩者之間必然至少有一個是錯誤的。愛因斯坦經(jīng)過思考，毅然放棄了伽利略變換，建立了狹義相對論。
狹義相對論是種時空理論，其本質(zhì)上顛覆牛頓時空觀，牛頓時空觀認為，時間和空間是完全獨立的概念，時間和空間不互相影響，天生就是分開的，時間和空間分別都是絕對的，而狹義相對論認為時間和空間是一個整體，時空作為一個整體是絕對的，不能隨便分解，如果需要分解，那么必須約定分解辦法，最自然的分解辦法就是基于某一個參考系進行分解，所以時空的分解是參考系依賴的，也就是說是相對于約定的那個參考系的。
可見，時空作為一個整體是絕對的，然而分開的時間和空間是相對的，這便是狹義相對論的相對時空觀（注意，作為一個整體，相對論認為時空是絕對的，與任何參考系無關(guān)，時間或者空間是相對的，業(yè)余人士往往在這點上有誤解！）。
廣義相對論是一種引力理論，牛頓萬有引力定律也是引力理論中的一種。狹義相對論建立以后，愛因斯坦就著手把所有的力學(xué)理論都納入相對論框架中（那時還沒有成熟的量子理論，所以未考慮量子化問題），一切進展順利，但是唯獨牛頓的萬有引力理論完全無法完成相對論改造。
因此，愛因斯坦意識到，狹義相對論必然是不完善的，因為它無法將引力納入它的框架中。經(jīng)過一番非凡的研究之后，愛因斯坦毅然放棄了萬有引力理論，建立了廣義相對論用以代替萬有引力理論（在此可以看到，廣義相對論是一種引力理論）。
廣義相對論認為，引力并不存在，是物質(zhì)引起了時空的彎曲（這里說的時空正是狹義相對論里說的那種時空，時空是一個整體，既不是時間，也不是空間，而是時空，這一點一定要清楚?。镔|(zhì)在彎曲的時空中運動，當我們在分開的時空觀念（人們已經(jīng)不自覺地以某個參考系比如地球進行了時空分解）中觀察物體運動時，發(fā)覺物體表現(xiàn)出了受到引力的特征。
總之一句話，物質(zhì)告訴時空如何彎曲，時空告訴物質(zhì)如何運動（這就是愛因斯坦場方程的通俗解釋）。這就是廣義相對論，將引力也納入了相對論的框架中（廣義相對論作為一種引力理論，就是認為根本沒有引力，引力完全就是一種運動學(xué)效應(yīng)）。
量子力學(xué)是基于量子理論的概念，研究粒子的相互作用，也就是力學(xué)問題。目前有量子電動力學(xué)和量子色動力學(xué)。量子電動力學(xué)是描述電磁相互作用的理論，后來統(tǒng)一了電磁相互作用和弱相互作用。量子色動力學(xué)是描述強相互作用的理論。兩者目前已經(jīng)相對成熟，預(yù)言實驗結(jié)果的精確程度能夠達到令人咋舌的地步！可以說是非常的成功。但是，量子力學(xué)中完全沒有引力的影子，一切理論中都忽略引力相互作用。因此，量子力學(xué)缺失了引力理論。如何在量子框架下建立引力理論，成為了理論物理學(xué)家們的棘手問題。
先看現(xiàn)有的引力理論-廣義相對論。顯然，廣義相對論不是量子化的理論，不是理論物理學(xué)家們所追求的完美引力理論。這一點，在黑洞和宇宙學(xué)問題上表現(xiàn)得尤為明顯。廣義相對論認為，黑洞形成后物質(zhì)會繼續(xù)塌縮，直到收縮為一個奇點，在這個點上時空彎曲無窮大，一切物理理論包括相對論都不再適用。廣義相對論還認為，宇宙應(yīng)該開始于一個奇點，繼而不斷膨脹成我們今現(xiàn)在的宇宙，同樣，在在奇點上相對論也失效?；艚疬M一步以定理強力地證明了，只要廣義相對論正確，那么宇宙中必然會存在奇點。這就是說，從相對論出發(fā)，最終卻推導(dǎo)出了奇點，而且在奇點上相對論失效，因此可以肯定地說，廣義相對論作為一種引力理論，在微觀尺度上是錯誤的（注意，這不能否定其在宏觀尺度上的成功）。
因此，尋找一個量子化的引力理論（量子引力理論）是不可避免的事情。在這點上有兩種思路，第一種思路：既然廣義相對論在宏觀尺度上是如此成功，那么是否可以將廣義相對論量子化，讓它在微觀尺度上也正確？這一思路的佼佼者便是著名的圈量子引力理論。第二種思路：既然量子場論（量子力學(xué)的場論描述）如此成功，能不能在統(tǒng)一場論框架下尋找一種引力理論？這種引力理論天生就是量子化的。這種思路的佼佼者便是著名的超弦理論（更準確地說是M理論）。然而遺憾的是，無論是圈量子引力還是超弦理論目前都存在巨大困難，離完美的量子引力理論還有距離。因此，可以說，到現(xiàn)在，還沒有成熟的量子引力理論。這也是目前理論物理學(xué)家的主要目標之一。
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