تتعلق الجاذبية الكمية بتوحيد النسبية العامة وميكانيكا الكم في نظرية واحدة يمكنها أن توفر إطارًا متماسكًا لدمج القوى الأساسية الأخرى في الطبيعة.

وعلى الرغم من الجهود الحثيثة خلال السنوات الماضية، لا يزال شكل نظرية الجاذبية الكمية ومعالمها الرئيسية مجهولًا.

وفي ضوء هذه الشكوك يجب أن تُبنى الاستراتيجية المعتمَدة في صياغة النظرية على العديد من الاختصاصات. أي تمثيل جميع المناهج الحالية الرئيسية للجاذبية الكمية، ولا سيما نظريتي الجاذبية الفائقة «supergravity»* ونظرية الأوتار «string theory» وتطوراتها الحديثة، فضلًا عن التكميم المنتظم* ونماذج أخرى منفصلة من الجاذبية الكمية.

المنهج المنتظم المتبع في نظريّة الجاذبية الكميّة يدعم الجوانب الهندسيّة لتبدو النظرية ملائمة تمامًا للتعامل مع المفاهيم التي لم تُحلّ بعد، مثل مشكلة الوقت أو تفسير تابع الموجة الكونية «the wave function of the universe». كما اكتُسِبَت آفاق جديدة هامة ضمن نطاق الجاذبية الكمية على مدى العقد الماضي، كنموذج الرغوة الدوارة *«spin foam» للجاذبية، ونظرية «GFT» واللذين أصبحا من بين الاتجاهات البحثية الرئيسية اليوم.

هذا المنهج الذي يكمل ويوسع المنهج الجيوميتروديناميكي القديم، يؤمّن إطارًا متناسقًا وخلفيةً مستقلةً تسمح من حيث المبدأ على الأقل بوصف تقلبات الهندسة نفسها، ويؤدي إلى إيجاد بنيةٍ منفصلةٍ على مستوى بلانك.

وعلى هذا الأساس، أصبح من الممكن دراسة كامل ميكانيكا الكم الديناميكية للجاذبية والزمكان. وطبقت هذه المفاهيم مؤخرًا بنجاح لدراسة تفرّد الكون والثقوب السوداء حيث لا تنطبق قوانين النسبية العامة الكلاسيكية.

وبهذه الطريقة قد يصبح من الممكن فهم كيف يندمج تفرّد الانفجار العظيم للنسبية الكلاسيكية في الفضاء الكمومي.

ومن ناحية أخرى، تأخذ نظرية الأوتار نقطة انطلاق مختلفة جدًا في معالجة مشكلة الجاذبية الكمومية. ومن المرجح أن يجبرنا شرط التناسق الرياضي واضطراب الجاذبية الكمومية والحاجة إلى دمج التفاعلات الجاذبية على تعديل نظرية آينشتاين ضمن المسافات الصغيرة (طول بلانك).

و قد لا يؤدي فقط إلى هندسة القوى الأساسية الأخرى (كما يبدو في نظريات كالوزا – كلاين «Kaluza-Klein »* والجاذبية الفائقة) وتوحيد المادة والجاذبية، ولكن قد يقودنا أيضًا إلى نوع جديد كليًا من النظريات التي قد تفسر اندماج الزمكان في مسافات صغيرة جدًا، في حين تظهر نظرية أينشتاين كنظرية فعالة في نظريات الطاقة المنخفضة وصالحة فقط في المسافات ما فوق طول بلانك.

نظرية الأوتار الفائقة والأغشية الفائقة ونظرية مصفوفة التناظر الفائق، تعتبر واعدة حتى الآن. وقد أُحرز مؤخرًا تقدمٌ كبيرٌ في هذا المجال، ولا سيما مراسلات «AdS/CFT»، ودراسة بعض تناظرات الأبعاد اللانهائية، التي قد تقف وراء وصفٍ موحدٍ ومستقرٍّ لنظرية إم.

  • التكميم المنتظم «canonical quantization»: هو محاولة تحويل نظرية في الفيزياء الكلاسيكية إلى كمية مع المحافظة على شكلها.
  • الجاذبية الفائقة «supergravity»: وهي نظرية تجمع نظريتي التناظر الفائق «supersymmetry» والنسبية العامة «general relativity».
  • الرغوة الدوارة«spin foam»: بنية طوبولوجية ثنائية الأبعاد تقدم لنا صورة مشابهة للهندسة الكمية في الزمكان.
  • نظرية كالوزا – كلاين «Kaluza-Klein»: هي نظرية توحد الجاذبية والكهرومغناطيسية، تتمحور حول فكرة البعد الخامس إضافة للأبعاد الأربعة المعروفة من الزمان والمكان.