量子引力和霍金辐射
量子引力，是描述对引力场进行量子化的理论，属于万有理论之一隅，主要尝试结合广义相对论与量子力学，为当前的物理学尚未解决的问题。当前主流尝试理论有超弦理论、圈量子引力论、声学类比模型。
引力在经典描述下，是由爱因斯坦于1916年建立的广义相对论成功地描述，透过质量对于时空曲率的影响(爱因斯坦方程)而对水星近日点岁差偏移、引力场下光线红移、光线弯折等三种问题提出了完满的解释，并且至今为止在天文学的观测上，实验数据与广义相对论预测值的相符程度远高于其他竞争理论。由广义相对论描述经典引力的正确性很少有人怀疑。
另一方面，量子力学从狄拉克建立了相对论性量子力学的狄拉克方程开始，扩充成量子场论的各种形式。其中包括了量子电动力学与量子色动力学，成功地解释了四大基本力中的三者——电磁力、原子核的强力与弱力的量子行为。其中仅剩下引力的量子性尚未能用量子力学来描述。除了一方面对于引力子的量子描述未能达成之外，两个成功的理论在根本架构上也有冲突之处，量子场论的架构是建构在狭义相对论的平坦时空下之基本力的粒子场上。如果要透过这种相同模式来对引力场进行量子化，则主要问题会发生在广义相对论的弯曲时空架构，无法一如以往透过重整化的数学技巧来达成量子化描述，亦即引力子会互相吸引，而当把所有反应加总常会得到许许多多的无限大值，没办法用数学技巧得到有意义的有限值。相对地，例如量子电动力学中对于光子的描述，虽然仍会出现一些无限大值，但为数较少可以透过重整化方法可以将之消除，而得到实验上可量到的、具有意义的有限值。
至于透过实验的检验，很遗憾的，量子引力所探讨的能量与尺度乃是目前实验室条件下无法观测得到的，有些学者提出一些观点可能可以透过天文学上的观测来检验，但仍属少数特例。因此希望从实验观测得到一些关于量子引力理论发展上的提示，现阶段仍属不可行。推导量子引力理论的一般方法是假设这个等待发掘的理论会是简单优雅的，然后回头看看现前的理论，找寻对称性及提示以想办法优雅地合并它们成为一个更加普适的理论。这方法的一项问题是没人可以肯定量子引力是否会是一个简单优雅的理论。需要这样理论的理由是为了要了解一些涉及庞大质量或能量以及很小尺度的空间的问题，例如黑洞的行为，以及宇宙的起源。
历史上，对于量子理论与要求背景独立的广义相对论两者明显的矛盾曾出现过两种反应。第一种是广义相对论所采的几何诠释并非究竟，而只是一个未知的背景相依理论的近似表现。举例来说，这在温伯格的经典教科书《引力与宇宙学》里面被明白表示过。另外相抗衡的观点是背景独立是基础性质，而量子力学需要被一般化，改写成一个没有默认特定时间的理论。这样的几何观点在米斯纳、惠勒与索恩三人合写的经典著作《引力论》中详述过。理论物理巨擘对于引力意义采相反看法的两本书，很有趣地几乎同时发表于1970年代早期。出现了这样的僵局使得费曼在1960年代早期的一封信中，绝望地写道：“提醒我不要再参加任何一个引力会议。”费曼对于使量子引力曾做过重要的尝试。这两种论点分别发展出弦论与圈量子引力论。
理论物理上最深奥的问题之一是调和广义相对论以及量子力学。广义相对论描述引力并且适用在大尺度结构（恒星、行星、银河），而量子力学描述其他三种作用在微观尺度的基本力。广义相对论指出没有固定的时空背景，而在牛顿力学与狭义相对论则有出现。时空几何是动态的。虽然在原则上容易掌握，这却是广义相对论中最难了解的概念，而且它所带来的结果是相当深远的，也没完全地探索完，即使仅就经典层级而言。就某种程度而言，广义相对论可以视作是一种关系理论，在这样的理论中，物理上唯一要紧的信息是时空中不同事件彼此间的关系。
另一方面，由于量子力学最开始是从固定背景(非动态的)结构开始研究的，它依赖于固定的时空背景。在量子力学中，时间是开始就给定而且非动态的，恰如牛顿的经典力学一般。在相对论性量子场论中，一如在经典场论中，闵可夫斯基时空是理论的固定背景。弦论从扩充量子场论出发，其中点粒子代之以弦样物体，在固定时空背景中做传递。虽然弦论的起源是在夸克局束研究方面而不是在量子引力方面，很快就发现弦的频谱包括了引力子，而且弦的几种特定振动模式的“凝聚”等价于对原始背景的修改。
