Question

请问如何将量子力学与广义相对论和谐统一

两者间存在哪些不相容的地方。

Answer 1

现在有一系列的物理理论正试着同一量子力学和广义相对论， 比如超弦， M，圈量子等等。。。
但是都没有可以观测到的证据。

其实严格上来讲，两种理论本身并没有完全不相容之处， 从理论本身来看，唯一的“不相容”是重力场不能通过使用“重整化”的方式被量子化。 也就是即使存在传递引力的“引力子”，也不包含在目前的规范场论里面。 而GR认为引力不是实际存在的力， 本质是物质的能量-动量张量弯曲了时空从而影响了其运动。
但是实际上， 这不能说是两个理论“不相容”. 比如在W介子和Z介子被引入之前，弱相互作用力的费米理论也是不可重整化的。 所以这只能说明目前的规范场理论不完备。
（也许这些不是很容易理解。。。）

然后当然，QM和GR还是有些观点的冲突，比如GR认为时空是一个静态四维的空间，而时间线的方向其实是“大爆炸”触发的一系列事件，它不可逆，“果”不能回到过去去影响“因”（定域性）， 但原则上所有的事件在时间上是可逆的， 就是说把一个系统时间反演并不违反任何物理定律而且总能回到系统的初始状态。但QM认为时间本身是可逆的，比如一个粒子可以“回到过去”， 但事件在时间上不一定可逆，实际上对量子系统作的任何非正变换都不可逆，就是你把时间倒转，系统也回不到初始状态。
同样GR也相信空间的定域性， 信息传播（物质运动）的速度是以光速为极限的，在QM里，超不超过光速只是几率问题。
总的来讲，对于时空的拓扑两种理论有不同的观点（但也不是不相容，只是在不同尺度下面对真实时空的不同近似描述）。
同样不确定性也是一个分歧， 但也不足以导致理论的相互冲突。 量子场论承认自己是一个不完备的理论，对不确定性的成因暂时没有定论（但可以肯定的是与人的意识和观测无关）。但不管是用哪种诠释，也不会和GR造成冲突，只可能引入一个更完备的时空架构描述方式而已。

Answer 2

量子力学以不确定原理为基础的统计性理论，它认为实在只有和观测发生联系时才有意义，但相对论认为空间-时间是连续的，实在与人的观测无必然关联，它是一个具有决定论性质的物理理论。不过只有在非常微观时空间与物质会极大表现出不确定性，相对论一般用于大质量、高速，也就是宏观物体，所以量子力学和相对论可以把现在物理界一分为二，各占一边天。
不过有个特例，也就是黑洞，黑洞既是大质量物体也是非常小的物体（黑洞奇点),这是相对论能得到一个关于黑洞的描述，而量子力学得到的是不一样的描述，这样就产生了矛盾。
若要解决相对论和量子力学的矛盾，首先要从解决黑洞开始。但是谁要是能解决这个问题，诺贝尔物理学奖是非他莫属了。