现代物理学中，量子力学和相对论，在解释宇宙的本质和运作机制方面提供了独特而深刻的见解，但是它们之间也存在一些看似无法调和的矛盾。
两个世界的法则
量子力学，描述微观粒子行为的理论，揭示了在原子和亚原子的尺度上，物质的性质与人类日常经验大相径庭。
微观领域里，粒子像概率云一样存在，位置和速度不可同时精确确定，遵循着概率论的规则。这种概率性质引入了一种根本 的 不确定性，挑战着经典物理学中因果关系的清晰界限。
相对论，特别是爱因斯坦的广义相对论，描述了宏观物体，如行星、恒星甚至光线，在重力场中的运动，揭示了时间和空间的相对性，以及与物质和能量的深刻联系。
这个框架下，预测星体运动、引力波等现象方面取得了巨大成功，但与量子力学的世界观存在根本的不同，特别是在处理时间、空间和重力的方法上。
时间和空间的谜团
量子力学，将时间视为一个均匀流动的、独立于空间的维度。在量子框架下，时间像是一个永恒流淌的河流，所有事件都在其不变的流动中发生，而空间是粒子存在和相互作用的舞台。
相对论提出时间和空间不是独立的实体，而是相互交织、动态变化的时空连续体。广义相对论表明重力实际上是由物质和能量对时空结构所造成的弯曲。
这意味着，重物体如星球和黑洞可以扭曲周围的时空，导致附近物体的时间流速发生变化，甚至光线的路径也会弯曲。
量子力学对时间的绝对看法与广义相对论中时间和空间的相对性和动态性之间的矛盾，构成了时间和空间的谜团。
重力的难题
广义相对论将重力视为时空的几何性质，即由物质引起的时空弯曲。这种描述在宏观尺度上极为成功，能够精确预测行星轨道、黑洞的存在，甚至是引力波的传播。但是，当试图将这种宏观现象的理论应用到量子尺度时，问题便浮现了。
量子力学在处理电磁力、弱相互作用和强相互作用时极为成功，通过交换粒子来描述力的传递。但尝试将重力量子化，即找到一个假想的「引力子」，在粒子间传递时，至今未获成功。
这主要是因为量子力学和广义相对论在根本上使用了完全不同的数学语言和物理假设，使得重力难以像其它基本力那样被纳入量子场论的框架内。
黑洞信息悖论
黑洞信息悖论是量子力学和广义相对论矛盾的另一个焦点。广义相对论预测黑洞具有如此强大的引力，以至于连光线都无法逃脱，这导致了黑洞视界的概念，即黑洞的边界，超过此边界的信息和物质似乎永远无法返回宇宙的其它部分。
但是，霍金在20世纪70年代提出了霍金辐射理论，指出由于量子效应，黑洞实际上会辐射能量并最终蒸发消失，这就带来了一个问题：当黑洞消失时，曾经落入黑洞的所有信息去哪里了？
按照量子力学的基本原理，信息是不能被摧毁的，它必须在黑洞蒸发过程中的某个地方被保留。但根据广义相对论，所有落入黑洞的信息似乎会随着黑洞一起消失，这种信息的丢失意味着物理过程的不可逆，与量子力学中的信息守恒原则相冲突。
向着大一统理论迈进
量子力学和广义相对论，作为20世纪物理学的两大支柱，各自在其适用范围内取得了巨大的成功。但是，当它们试图应用于某些极端条件，如黑洞或宇宙大爆炸，两者之间的不一致性就变得尤为明显。
这种不一致性揭示了人类对宇宙的理解还远未完全，也激发了对一种更为根本、统一理论的追求。
大一统理论的目标是提出一个能够无缝连接量子世界的离散性和相对论描述的时空连续性的理论框架。
该理论应能够在同一套数学公式中既描述最小尺度上的粒子相互作用，又能解释宏观尺度上的重力现象，甚至是整个宇宙的演化。
尽管目前还没有实现这一宏伟目标，但物理学家们通过弦理论、环量子引力等理论尝试，不断向大一统理论迈进。
