Как обеденить общую теорию относительности с квантовой теорией?

Это направление науки называется квантовой гравитацией. Если кому-то удастся данную проблему решить, Нобелевка ему обеспечена. Квантовая гравитация — направление исследований в теоретической физике, целью которого является самосогласованное квантовое описание гравитационного взаимодействия, а в будущем — объединение гравитации с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями, то есть построение «теории всего» по вырнажению Стивена Хокинга. .
Несмотря на активные исследования, квантовая гравитация пока не построена. Основная трудность в её построении заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино — квантовая механика и общая теория относительности (ОТО) — опираются на разные наборы принципов. Так, квантовая механика формулируется как теория, описывающая временную эволюцию физических систем -например, атомов или элементарных частиц - на фоне внешнего пространства-времени (то есть пространство-время в квантовой механике по своему смыслу близко к тому, что утверждал еще Ньютон) . В общей теории относительности внешнего пространства-времени нет: оно само является динамической переменной теории, зависящей от характеристик находящихся в нём квантовых систем. Возникающая связь требует какого-то квантования самого пространства-времени, причём физический смысл такого квантования абсолютно неясен, и сколь-нибудь успешная непротиворечивая попытка его проведения отсутствует.
Ситуация усугубляется тем, что прямые эксперименты в области квантовой гравитации недоступны современным технологиям. В связи с этим в поиске правильной формулировки квантовой гравитации приходится пока опираться только на теоретические выкладки.
Два основных направления, пытающихся построить квантовую гравитацию, — это теория струн и петлевая квантовая гравитация.
В первой из них вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами. Во втором подходе делается попытка сформулировать квантовую теорию поля без привязки к пространственно-временному фону.
Вполне возможно, что успешное построение квантовой гравитации будет связано с формулировкой и развитием более общей теории — так называемой М-теории, — которая в определённых предельных случаях даст и классическую гравитацию, и квантовую теорию поля.
В конце 2007 года появилась Исключительно простая теория всего, в которой сформулирован вариант единой теории поля, объединяющий все известные взаимодействия и, в частности, описывающий квантовое гравитационное поле. Но динамика данной теории пока не исследовалась, и поэтому пока нельзя считать, что в рамках этой теории построена квантовая теория гравитации. Кроме того, в данной теории имеется ряд трудностей (правда, не связанных с квантовой теорией гравитации) . Дальнейшие исследования должны прояснить, имеет ли данное направление перспективы для построения реалистичной квантовой теории гравитации.