“后爱因斯坦时代”的引力量子化

引力量子化为什么十分重要？物理学家设想了引力量子化的科学问题，如何发现这一设想的意义和了解这一问题的答案？人们思首先考虑了引力量子化的理论背景，为什么要实现引力量子化？怎样找到引力量子化的路径和方法？或怎样找到开启引力量子化的“钥匙”？物理学家在引力量子化的领域使用了若干的概念和词汇，采用了若干策略。
科学研究涉及到提问的艺术，科学家时常是这些问题的回答者，既可以自己提问，也可以别人提问，他们在开始时还不能确定解决某个问题的答案，例如：为什么质子的质量为1.67x10的负27次方千克？可能有一个标准的答案，但哪一位科学家的答案更接近问题的真相？基本粒子的质量应该是它们拥有的那样，人们只是没有发现能够深入解释的线索。例如：自然的4种基本力也许相互独立，没有“统一场论”预期的大“拼块“ ，如果包括了引力在内的基本力彼此独立，那么大统一的“万物理论”似乎没有存在的必要。
量子引力理论有什么不同之处？为了消除这一理论与自然科学中已知定律的冲突和矛盾，物理学家积极寻求能够协调和化解冲突和矛盾的一种理论，在近代的引力定律和现代的量子力学之间寻求和解与平衡。引力理论和量子力学先后经历了充分发展，在物理学史上各自形成了严密而庞大的理论体系，两种形态的物理学在国民经济和人类生活领域得到了广泛应用，出版了一套接一套、一个版本续一个版本的教科书和科普读物。在过去的几个世纪，引力理论和量子力学得到无数次的检验，但当人们尝试将各自验证的理论体系放进统一的理论体系时却发现， “不能将两个鸡蛋放进一个篮子” 。
一个有效的量子引力理论能够解决统一体系的失效问题，量子力学理论被应用到引力领域时，大统一理论将能消除两者背道而驰的排异性，量子引力理论为引力场赋予了不可预测的带有量子化特征的随机性和不确定性，可能存在发现量子引力的方法，人们在短期内难以找到。以双缝实验为例，从量子力学的观点看来，一个电子在同一时刻穿过了两道缝隙，在缝隙背后的检测屏幕上留下一个波状的干涉图案。

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但电子既不是一个单独的波，也不是一个单独的粒子，相反，电子的状态由一种波函数进行描述，波函数是粒子和波交互作用的数学方程式。电子以量子叠加态的形式出现，它在这种条件下转化为粒子态，而在那种条件下转化为波态。电子在同一时刻出现在两个不同的地点，在双缝实验中同时穿过了右边和左边的缝隙，直到某种测量的影响使得电子表现了确定的状态，如果没有测量行为的影响，电子将保持叠加的状态，电子的不确定行为与人们的直觉无关，电子的“非理性”行为经过了反复的检验和核实。
“有理说不清”的波函数定义了粒子的奇异行为，在一种情形下，它表现了粒子的行为，在另一些情形下，它表现了波的行为。但电子在引力场如何表现？“轻如鸿毛”的电子有一丁点质量，而质量创造了引力场，当电子同时穿越左边和右边的缝隙时，自身的引力场随之穿过了两道缝隙，但广义相对论描述的引力场不容许，广义相对论不同于量子理论，电子在引力场的行为不同于波函数的描述，电子的引力场或者在这里，或者在那里，电子不可能将自身的引力同时拖动到两个位置。当电子穿越双缝时，量子理论不能描述引力的行为，但什么理论将会揭示引力的量子行为？