很多時候，日常生活中出現的問題，我們都可以非常自信地回答。你吃過午飯了嗎？你看過最新科學小說《三體》？最近新冠肺炎哪幾個國家最嚴重？這些問題我們都能應答如流。
但是，當我們開始思考大問題時（今天要回答的量子力學和廣義相對論能否調和），我們的自信直線下降。量子力學與行星無關嗎？廣義相對論是能量等於質量乘以光速平方倍（E=mc^2）的相對論嗎？運動是相對的還是永恆的？時間是什麼？
不要害怕，雖然這個問題很難回答，但是這個問題本身就像解密流行歌手的歌詞一樣簡單。我們可以將其分解，逐一進行分析探討。
首先，讓我們討論量子力學。這是一個很好的起點，因為它的研究對象是一些非常小的東西——在原子和亞原子水平物質和輻射。只有當科學家開始理解原子時，經典物理學才需要進行一點修正。因為當科學家觀察原子時，它們沒有像宇宙其他部分那樣。例如，電子不像圍繞太陽運行的行星一樣繞著原子核運行——如果是這樣，它們就會進入原子核。
很明顯，在原子尺度上，經典物理學顯得力不從心。因此，量子力學的產生是出於了解很小的現象與科學中的大事物的行為有何不同的必要。我們發現，像光子一樣的東西可以充當粒子（攜帶質量和能量）和波（僅攜帶能量）。這意味著宇宙的最小部分會劇烈波動，並且無法隨時知道特定位置。
相對論
因此，現在我們了解到，量子力學從本質上掀開了我們對宇宙的思考（涉及到最小的尺度）。例如，粒子可以是波，量子力學的不確定性原理告訴我們，我們無法真正判斷粒子在哪裡，或者它移動的速度有多快。
這讓我們深感不安，因為我們無法真正判斷粒子在哪裡或正在做什麼。但愛因斯坦沒有，對於一位致力於定義宇宙工作方式的物理學家，他用廣義相對論做到了這一點。
現在不必深感不安。廣義相對論有兩個大概念：一個關於空間和時間，另一個關於引力。正如您和我所看到的，空間和時間是統一的，它們按時間順序存在（並且整體存在）。在廣義相對論中，空間和時間是一個統一的維度（為了方便稱為時空）。但這就是問題：時空可能很大且統一，並不能隨便改變。廣義相對論說時空會受到物質的影響，這意味著您（現有的）正在改變時空。
好吧，不完全是這樣。實際上，製造時空扭曲是宇宙的大事情。例如，太陽正在扭曲時空，那意味著什麼呢？意味著較小的行星會進入圍繞它的軌道。
這給我們帶來了引力。事實上，愛因斯坦廣義相對論不僅僅只是拓展了牛頓萬有引力理論。相反，愛因斯坦給了我們一個引力的理由——時空曲率使引力存在，並使宇宙按照它的方式起作用。
有什麼問題嗎？愛因斯坦向我們展示了宇宙工作的方式，量子力學向我們展示了原子和亞原子級粒子工作的迷人方式。不幸的是，相對論和量子力學不能彼此解釋。這意味著必須有一些涵蓋其中的更大理論……還是沒有？
我們有一個弦世界嗎？
如果不先了解量子力學和相對論的一般理論，我們就無法理解它們如何才能調和。
愛因斯坦說，時空是一個平穩的常數，只有大的東西才能扭曲它。量子力學說，宇宙中最小尺度是不斷的變化和急劇波動的。
如果量子力學是正確的並且一切都處於模糊運動中，那麼引力將不會像愛因斯坦所預測的那樣起作用。時空還必須與周圍的一切始終處於矛盾之中，並據此採取相應的行動。此外，量子力學說，你不能設定固有順序，相反，你必須滿足於預測概率。
另一方面，如果廣義相對論是正確的，那麼物質就不能波動得如此劇烈。在某個時候，你將能夠知道某物質在哪裡，以及它到底要去哪裡。這同樣與量子力學相悖。
但是請放心，科學家、物理學家和專家都在拼命地試圖找到調和兩者的方法。一個領先的理論是弦理論，它說，不是粒子充當點，而是弦。這意味著它將能夠波動、移動和循環，並且通常可以完成點無法做到的各種工作。它還可以在量子水平上傳遞引力。當然，這使量子理論與廣義相對論一致。但是請記住，弦理論從未在任何實驗中得到證實——能否完全證明這一點還有很多爭議。
這樣一個意義深遠的實驗，只能在粒子加速器上測試完成。這是我們可能找到超伴子的地方。超伴子是弦理論的一部分，該理論說每個粒子都有一個不穩定且旋轉不同的超對稱伴粒子（例如，電子和超電子或引力和引力子）。對我們來說很幸運，在2010年，當碰撞粒子在大型強子對撞時，我們發現了第一個希格斯玻色子的證據，因此我們可能正在嘗試通過實驗證明弦論。
自旋還可以幫助我們嘗試量子糾纏，其中電子被彼此的自旋所俘獲。在狹小的空間中很容易看到它，但是科學家們正在努力將光子送入太空並返回，以測量光子如何在長距離下工作。
不過，我們也可能尋找黑洞來推測出一個大統一理論。在黑洞中有一個非常重的物體（一顆恆星，廣義相對論適用於它）和一個非常小的物體（被擠壓成的微小點，量子力學解釋了這一點）。當大物體被擠壓成微小點時，如果我們能確定會發生什麼——或者發生了什麼變化——我們也許可以調和量子力學和廣義相對論。