“量子引力理论”的引入与奇点悖论

根据广义相对论，当大重量恒星结束核聚变，中心会坍缩到史瓦西半径以内而形成黑洞，根据英国物理学家彭罗斯和霍金证明的奇性定理，黑洞中心会产生一个体积无限小，密度无限大的奇点，在奇点处时空终结，物理规律失效，这是一个预言中的奇异点，实际存不存在无从验证，因为它永远被黑洞视界包裹着，黑洞视界阻止了外界获取内部的任何信息。

在空间尺度上，黑洞一般属于宏观“物体”，经过恒星坍缩自然形成的黑洞半径应在10km以上，所以属于宏观；而中心的奇点体积无限小，则属于微观。然而通过恒星坍缩自然形成的奇点的质量很大，一般在三个太阳质量以上，所以实际上它的不确定性很小，也就是说奇点虽然属于微观，但似乎又不存在不确定性，因为它的位置和动量都非常容易确定，虽然它实际上是无法测量的，但是我们仍然可以通过测量黑洞来对其进行间接测量：根据黑洞的视界能确定黑洞的质量，而根据黑洞的质量能确定奇点的质量，又根据其移动速度确定其动量；通过视界能确定黑洞的边界，而奇点就位于黑洞的中心点上。因此，奇点的位置和动量都同时确定了，不确定性原理在奇点上不成立！

这就很尴尬了，它从尺度上判断，明明属于微观，但却又不具有微观粒子所应该具有的不确定性……

那究竟奇点是属于微观还是属于宏观呢？在尺度上它属于微观，然而它却让不确定性失效了……因此如果按照量子力学，奇点是不可能存在的，也就是量子力学不允许奇点存在，就像不允许绝对零度存在一样。然而按照广义相对论，奇点必然存在！那我们究竟信谁的？？？

可以说，在目前的物理理论里，没有比奇点问题上所产生的更大的冲突了，这是广义相对论和量子力学矛盾的重灾区，目前看来这种矛盾是不可调和的，因此科学家正期待一种能统一广义相对论和量子力学的理论诞生，名字都给它想好了，就叫——量子引力理论。这一理论将能预言微观尺度下的引力效应，能预言奇点处的物理现象，如果这一理论能诞生，理论物理学家将能揭示宇宙大爆炸“前”奇点的物理机制，可以全面揭开宇宙大爆炸的未解之谜。

目前，进行理论尝试的量子引力候选理论有很多，比如比如比较著名的有圈量子理论、超引力理论、M理论等。这些候选理论除了理论自身的困难外，最大的困难在于理论预言和实验验证上，由于广义相对论和量子力学只有在超高能量状态下才有可能取得统一，因此验证这些理论都不可避免的需要超高的能态，这似乎在目前人类科技下是无法完成的任务。