現代物理學中，量子力學和相對論，在解釋宇宙的本質和運作機制方面提供了獨特而深刻的見解，但是它們之間也存在一些看似無法調和的矛盾。
兩個世界的法則
量子力學，描述微觀粒子行為的理論，揭示了在原子和亞原子的尺度上，物質的性質與人類日常經驗大相徑庭。
微觀領域裏，粒子像機率雲一樣存在，位置和速度不可同時精確確定，遵循著機率論的規則。這種機率性質引入了一種根本 的 不確定性，挑戰著經典物理學中因果關系的清晰界限。
相對論，特別是愛因史坦的廣義相對論，描述了宏觀物體，如行星、恒星甚至光線，在重力場中的運動，揭示了時間和空間的相對性，以及與物質和能量的深刻聯系。
這個框架下，預測星體運動、重力波等現象方面取得了巨大成功，但與量子力學的世界觀存在根本的不同，特別是在處理時間、空間和重力的方法上。
時間和空間的謎團
量子力學，將時間視為一個均勻流動的、獨立於空間的維度。在量子框架下，時間像是一個永恒流淌的河流，所有事件都在其不變的流動中發生，而空間是粒子存在和交互作用的舞台。
相對論提出時間和空間不是獨立的實體，而是相互交織、動態變化的時空連續體。廣義相對論表明重力實際上是由物質和能量對時空結構所造成的彎曲。
這意味著，重物體如星球和黑洞可以扭曲周圍的時空，導致附近物體的時間流速發生變化，甚至光線的路徑也會彎曲。
量子力學對時間的絕對看法與廣義相對論中時間和空間的相對性和動態性之間的矛盾，構成了時間和空間的謎團。
重力的難題
廣義相對論將重力視為時空的幾何性質，即由物質引起的時空彎曲。這種描述在宏觀尺度上極為成功，能夠精確預測行星軌域、黑洞的存在，甚至是重力波的傳播。但是，當試圖將這種宏觀現象的理論套用到量子尺度時，問題便浮現了。
量子力學在處理電磁力、弱交互作用和強交互作用時極為成功，透過交換粒子來描述力的傳遞。但嘗試將重力量子化，即找到一個假想的「重力子」，在粒子間傳遞時，至今未獲成功。
這主要是因為量子力學和廣義相對論在根本上使用了完全不同的數學語言和物理假設，使得重力難以像其它基本力那樣被納入量子場論的框架內。
黑洞資訊悖論
黑洞資訊悖論是量子力學和廣義相對論矛盾的另一個焦點。廣義相對論預測黑洞具有如此強大的重力，以至於連光線都無法逃脫，這導致了黑洞視界的概念，即黑洞的邊界，超過此邊界的資訊和物質似乎永遠無法返回宇宙的其它部份。
但是，霍金在20世紀70年代提出了霍金放射線理論，指出由於量子效應，黑洞實際上會放射線能量並最終蒸發消失，這就帶來了一個問題：當黑洞消失時，曾經落入黑洞的所有資訊去哪裏了？
按照量子力學的基本原理，資訊是不能被摧毀的，它必須在黑洞蒸發過程中的某個地方被保留。但根據廣義相對論，所有落入黑洞的資訊似乎會隨著黑洞一起消失，這種資訊的遺失意味著物理過程的不可逆，與量子力學中的資訊守恒原則相沖突。
向著大一統理論邁進
量子力學和廣義相對論，作為20世紀物理學的兩大支柱，各自在其適用範圍內取得了巨大的成功。但是，當它們試圖套用於某些極端條件，如黑洞或宇宙大霹靂，兩者之間的不一致性就變得尤為明顯。
這種不一致性揭示了人類對宇宙的理解還遠未完全，也激發了對一種更為根本、統一理論的追求。
大一統理論的目標是提出一個能夠無縫連線量子世界的離散性和相對論描述的時空連續性的理論框架。
該理論應能夠在同一套數學公式中既描述最小尺度上的粒子交互作用，又能解釋宏觀尺度上的重力現象，甚至是整個宇宙的演化。
盡管目前還沒有實作這一宏偉目標，但物理學家們透過弦理論、環量子重力等理論嘗試，不斷向大一統理論邁進。
