引力子是什么？量子力学和广义相对论很难兼容，麻烦就是引力子

　　迄今为止，大自然只发现了强力，弱力，电磁力，引力，这四种基本力。
　　力是一种相互作用，两个物质之间要产生相互作用，不可能隔空传递（暂不考虑量子纠缠）。只能借助一种中介物质来完成，暂且将这种中介物质称为信使粒子。
　　强力作用于原子核内，传递强力的信使粒子是胶子。
　　弱力体现在亚原子粒子的放射性衰变上，传递弱力的信使粒子是W和Z玻色子。
　　电磁力作用在一切电磁现象中，电磁力的信使粒子是光子。
　　引力作用在所有物质之间，这也是作用范围最广，最普遍的一种作用力。传递引力的信使粒子是引力子。
　　但很遗憾，迄今为止，我们仍然没有找到引力子。或者说，宇宙中是否存在引力子都是一个问号。
　　前三种基本相互作用力都有自己的信使粒子，按照美而简洁的物理信念，引力也应该有属于自己的信使粒子。所以引力子也是广义相对论和量子力学无法兼容的最大障碍。
　　这里有一个普遍的误解，很多人认为广义相对论和量子力学之间存在矛盾，两者不可能同时都对。其实这样的说法并不正确。两个理论有矛盾意味着各自对同一现象的解释会出现偏差或者背离的情况。
　　而广义相对论在解释宏观尺度上的引力现象十分完美，量子力学解释微观世界也十分适用。两者在各自管辖的领域内都能很好地适用，并没有产生明显的冲突。只有尝试将量子力学和广义相对论兼容时，才会出现问题。
　　那既然兼容不到一块，那就不兼容了，为什么非要费那么大的劲给它两撮合到一块呢。
　　其实，信奉简单而统一是物理学家的执念，如果引力和其他基本力不一样，没有属于自己的信使粒子，我想，你估计也忍不了，一定会想着让引力也纳入到量子力学中，用量子力学解释引力。
　　所以物理学家一直寻求着引力量子化的方法。但这个过程至少出现了两个难以解决的问题。第一个问题就是波粒二象性导致引力很难描述粒子的行为
　　这是爱因斯坦广义相对论的引力场方程
　　左侧代表的是时空曲率，右侧代表质量能量的分布造成的时空弯曲。
　　所以在广义相对论中，引力不是物体相互吸引的原因，时空弯曲才是原因，引力只是时空弯曲的结果。
　　约翰惠勒曾对引力场方程有一个十分通俗的描述：时空告诉物质如何运动，物质告诉时空如何弯曲。
　　右侧的质量和能量分布指导左侧如何弯曲，作为回报，左侧的时空弯曲告诉物质如何运动。右侧的T看起来十分简单，其实它由10个方程组成，这些方程的数学形式十分复杂。展开写的话，一页纸都不够用。
　　咱们先不用管它，这个能动张量就表达了一个意思，那就是看似弯曲的时空，在无限小的距离内是平坦的。这个平坦的部分可以具象成一个直箭头，只不过直箭头需要有一定的倾角，由无数个无限小的，带倾角的平坦箭头，组成的整体就会形成弯曲的时空。
　　这种思想十分类似微积分，曲线可以看成是由无数个无限小的直线段组成的。
　　每一个无限小的箭头代表空间某一点的曲率，这样一来，空间中任何一个位置的时空曲率就可以量化成数学形式，从而计算出引力的作用。但当我们用引力场方程计算粒子在某一点的曲率时，就会出现难以解决的问题。
　　因为粒子是波粒二象性的，只能预测粒子出现在某一点的概率，粒子并没有确切的位置。
　　以氢原子为例，氢原子由一个质子和一个电子构成。
　　而电子处于叠加状态，电子在同一时间会处于原子核外不同的位置。所以电子与原子核的距离就有无数个值。
　　电子和原子核都具有质量，必然也存在引力。
　　按照广义相对论，引力由时空弯曲造成，如果电子处于多个位置，那么电子造成的曲率到底按照哪个位置来计算？
　　引力场方程中没有叠加态的概念，所以引力场方程很难描述诸如电子这样的微观粒子造成的时空曲率。
　　之所以会这样，是因为广义相对论中的时空是平滑连续的，假设时空在微观尺度也是量子化的，那么时空的曲率量子就可以和电子一样处于叠加态，这样才有可能解决电子的引力问题。其实刚才提到的曲率量子就是引力子，按照量子引力理论的预测，引力是通过引力子的交换来实现的。现在的问题是，我们就找不到引力子，或许说，引力子就不存在！量子力学和广义相对论在描述黑洞内部的奇点时，也出现了难以调和的问题
　　广义相对论预测黑洞中心是一个体积无限小，密度无限大的奇点。
　　刚才已经讲过了，在引力场方程中，弯曲的时空在无穷小的尺度上是平坦的，然后才能计算出整体的曲率。但是奇点本身也是无限小的，所以无穷小的平坦时空遇到无穷小的奇点就没有办法再被视为平坦的了。无穷小遇到无穷小，计算出的结果可以是任何一个数。这就会造成一个发散的无限大，为了解决无穷大的发散问题就需要引入一个抵消项，达到重整化的目的。什么是重整化？
　　因为无穷小遇到无穷小计算不出任何有意义的数值。所以必须引入一个选项截断这种无穷小，也就是小到某一程度就不能再小了，物理学家自然就会想到空间的最小尺度，这个尺度就是普朗克长度，所以一般采用普朗克长度作为无穷小的截断，以抵消无穷大，避免发散。这样一来，量子引力效应就会出现在接近普朗克长度的尺度上，也就是1035米的尺度上。既然理论给出的预测都如此明确了，那剩下的就是做实验，只要在普朗克尺度上能找到量子引力效应，就能验证理论预测的真伪！现在的问题是，由于不确定性原理的限制，这样的实验或许就做不出来
　　要测量接近普朗克尺度的任何信息，就需要用高能粒子对撞机，粒子对撞机的能量越大，撞击粒子后，导致其位置精确度就越高，位置精确度就越接近普朗克长度。问题是，还没有等到粒子的位置精确度接近普朗克长度时，粒子的位置精确度就先达到了自己的史瓦西半径了，也就是变成黑洞了。这样一来，实验就变得毫无意义了。所以靠实验验证普朗克尺度上的量子引力效应基本上就没希望了。
　　由于以上的困难很难克服，导致人类最伟大的两个理论依旧无法兼容，这也造就了现代物理学天空上最大的一朵乌云！