几种量子引力理论

弦理论认为物质由一维的环组成，这种环在十维时空中定义，其中有四维是我们看到的四维时空，剩余的维度被压缩，通过它们的几何对称定义了物体本身的性质。这种量子引力理论仍存在一些问题。

首先它预设了弦运动所在的时空的存在，因此，同牛顿的绝对时空理论相同，弦理论是一种背景依赖理论。第二，弦理论只是有关物体和物体在普朗克尺寸下的量子性质，但事实上弦的尺寸依赖于弦张力的大小，如果弦张力很小，那么弦将上千倍的超出普朗克尺寸，并且对于弦张力的实际大小不存在任何限制条件，它是一个可调节的参数。

环圈量子引力理论只涉及到时空的理论，不讨论量子力学研究的物体范畴，它是一种背景独立的理论，可以准确计算许多引力理论的问题，不像弦理论只能间接通过加和无限个可能的结果得出结论。举例来说，环圈量子引力理论可以一步直接得到准确答案“2.0”，而弦理论只能通过加和序列1+1/2+1/4+1/8+1/16+…得到2.000。

环圈量子引力理论通过被称为节点和边的基础空间元素来构建自旋网络和自旋泡沫。就像磁场线代表磁通量，这些边就像相当于空间的场线并代表量子化（1普朗克平方面积）的空间，通过加和一个自旋网络区域的节点数量，每一个节点代表一个量子单元的空间体积，这些节点通过被称为自旋网络的相互交叉的线而相互关联，巨大的自旋网络看起来就像是空间在某一特定时间的快照。某一自旋网络变为另一网络被称为自旋泡沫，也是四维空间的前身。节点和边和弦理论中组成弦的一维圈环一样，本身并没有物理意义，它们都是纯粹的数学概念。

至今为止最妙的一点是环圈量子引力理论导出了弦理论的基本原理。弦理论在远大于普朗克尺度的范围内讨论时空和物质，这也使得物体的性质得以体现。环圈量子引力理论构建了可以供弦运动的时空背景。但它还存在一个巨大的问题。环圈量子引力理论假设宇宙常数必须是很小的且为负，这也与天文观测得到的结果相同，但是根据弦理论，宇宙常数应该是很大的正值。而且，虽然环圈量子引力理论可以重建我们存在的巨大四维空间，它不能构建弦理论中解释我们观测到物体性质的剩余六维空间。一个可能的解释是这些多余的维度并不是真正的空间，而只是物理学家进行计算的工具，最终将被完整的四维弦理论取代。

另一个刚刚起步的理论叫因果集合理论。同环圈量子引力理论一样，因果集合理论是一种有关时空的背景独立理论。它起始于一群仅通过一种指导原理相连的点，点与点通过因果关系相连。这种因果关系定义了这些点如何依序相连，但也是集合中点遵循的唯一原理。观测者发现点形成的集合中可以产生时间和距离的物理概念并产生相对论的时空。因果集合或许同环圈量子引力理论中自旋网络的节点相关。

另一个有关量子时空的元素如何创造时空的激动人心的发现涉及到全息原理和量子纠缠。

根据全息原理，任何在三维空间内的信息和相互关系都被编码在包围空间的二维表面，这就意味着表面元素间的相互关系反映了物体内部的行为。近期的研究发现，如果使用量子纠缠来连接表面的两点，对应的内部的点将相互连接为一个物理单元。如果关闭表面的量子纠缠，内部点的关联消失，内部空间变为不相关的点。纠缠的量可以直接同点间物理接近的程度相关，这就是如何通过量子纠缠使三维物体内部不相关的点相连形成统一的几何结构。