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La gravité quantique est la branche de la physique théorique tentant d'unifier la mécanique quantique et la relativité générale.
La plupart des difficultés rencontrées lors de cette unification proviennent des suppositions radicalement différentes de ces théories sur le fonctionnement de l'univers.
Une autre difficulté vient du succès de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité générale. Toutes deux sont couronnées de succès et aucun phénomène ne contredit les deux. Les énergies et conditions auxquelles la gravité quantique pourrait être vérifiée sont inaccessibles à notre technologie. Aussi aucune observation expérimentale n'est disponible pour donner des indices sur comment les combiner.
La mécanique quantique est basé sur les particules de médiation des différentes forces utilisé dans l'espace-temps plat de la mécanique newtonienne ou de la relativité restreinte tandis que la théorie de la relativité générale modélise la gravité comme une courbure de l'espace-temps dont le rayon se modifie lorsque la matière se déplace. Les voies les plus triviales pour combiner ces deux théories (tel que traiter la gravité comme un champ possédant une particule de médiation: le graviton) se heurte au problème de renormalisation. En effet la gravité est sensible à la masse donc d'après le principe d'équivalence de la masse et de l'énergie en relativité restreinte elle est aussi sensible a l'énergie. Un graviton doit donc interagir avec lui-même ce qui crée de nouveaux gravitons qui a leur tour interagissent a nouveau ... Il apparaît donc des valeurs d'énergie infinies qui ne peuvent être éliminées.
L'approche générale utilisée pour dériver une théorie de la gravité quantique est de présumer que la théorie sous-jacente est simple et élégante puis d'examiner les symétries et indices pour les combiner en une théorie globale. Un problème avec cette approche est que l'on ne sait pas si la gravité quantique est une théorie simple et élégante.
Une telle théorie est nécessaire pour comprendre les problèmes invoquant de larges masses de matière ou d'énergie et de très petites dimensions d'espace telles que les trous noirs ou l'origine de l'univers.
Il existe un certain nombre de propositions :
