在物理學上，有一個怪象。當人們探究宏觀世界的奧秘時，只要使用廣義相對論就足夠了；而當人們探究微觀世界的奧秘時，只需要量子力學就可以了。這兩個理論在各自的領域就如同兩把萬能鑰匙，無論多麼複雜的鎖都能打開。但是，只要一涉及宇宙大爆炸奇點問題和黑洞問題的時候，不論是廣義相對論還是量子力學，仿佛都失靈了。這個時候人們才意識到，唯有將廣義相對論和量子力學合二為一，才能揭開宇宙更深層的秘密。
我們知道，宇宙創生之前的原初奇點是由大爆炸理論反推得到的，而黑洞也是根植於廣義相對論經典的數學解，但令人困惑的是，只要一到了奇點處，廣義相對論就再也無力前行了。物理學家們不得不嘗試將量子力學考慮進去，看看從原子的角度去分析，黑洞會是什麼樣子。除了引力以外，物理學上目前已知的另外三種力——電磁力、強核力和弱核力，都已有了相關的量子理論，但引力的量子理論仍然缺失，這也成為了當代理論物理學面臨的最艱巨的任務。
引力的量子理論遲遲沒有建立是有原因的。電磁力、強核力和弱核力所涉及的粒子都遵循量子世界的概率規則，所以它們可以被納入一個宏大的數學方案裡。而相對論的關鍵參數是用確定的幾何表述的，因此它不太容易和量子力學在數學上達成共融。儘管存在困難，但在20世紀五六十年代，保羅·狄拉克、理察·費曼和布萊斯·德維特等一批著名的物理學家，還是開創性地做了很多工作，將類似粒子的概念應用到引力上，提出了存在「引力子」的設想。
他們設想，兩個物質間的引力是靠不斷傳播或者吸收「引力子」而傳遞的。但很遺憾，迄今為止，「引力子」仍未被發現，還僅是一種假想中的粒子。其實在愛因斯坦的時代，物理學家就已經開始試圖構建一個量子引力理論，即對引力場進行量子化描述的理論，就跟自然界中的其它場一樣。其中最有代表性的就是愛因斯坦的「統一場論」，愛因斯坦最終沒能成功，部分原因在於他無法解釋亞原子粒子世界的豐富性，因為在那時還沒有出現威力強大的電子對撞機，能夠揭示亞原子粒子的屬性。
在所有理論中，還有兩個著名的嘗試分別為弦理論和圈量子引力理論。前者將一個粒子的世界線替換成弦的世界面，因此費曼圖中的線相交被拓展為面相交。後者則認為時空具有「顆粒性」。雖然這兩個理論在數學上非常具有吸引力，但它們目前還沒有做出可檢驗的預言。其它的嘗試包括因果集理論，因果動態三角剖分理論，漸進安全引力理論和湧現引力理論等等。但是，無論哪個理論，分歧都依然存在，有志於解決兩個理論統一問題的物理學家們還遠未達成共識，前路依然漫長。