圈量子引力论（loop quantum gravity，LQG），又译回圈量子重力论，英文别名圈引力（loop gravity）及量子几何学（quantum geometry）；由阿贝·阿希提卡（Ahbay Ashtekar）、李·施莫林（Lee Smolin）、卡洛·洛华利（Carlo Rovelli）等人发展出来的量子引力理论，和弦论是目前为止将引力论量子化最成功的理论。

基本简介

圈量子引力通论与目标

圈量子引力的假设

圈量子引力论解释宇宙问题

基本简介

利用量子场论的微扰法来实现引力论的量子化的理论是不能被重正化的。如果主张时空只有四维，从广义相对论下手，结果可以把广义相对论转变成类似规范场论的理论，基本正则变量为阿希提卡-巴贝罗联络（Ashtekar-Barbero Connection）而非度规张量,再以联络定义的平移算子（holonomy）以及通量变数(flux variable)为基本变量实现量子化。

在此理论下，时空描述是呈背景独立，由关系性循环织成的自旋网络铺成时空几何。网络中每条边及每个节点分别为一普朗克长度及普朗克体积。循环并不存在于时空中，循环扭结的方式定义时空几何。在普朗克尺度下，时空几何充满随机的量子涨落，因此自旋网络又称为自旋泡沫（Spin foam）。在此理论下，时空是离散的。

圈量子引力通论与目标

多数弦论学家相信无法在3+1维时空中，将引力量子化而不产生物质与能量有关的人工产物。然而弦论所预测的物质有关的人工产物也未被证明是否真的与实际观测到的物质不相同。不过若圈量子引力成功地成为引力的量子理论，则已知的物质场必须“事后”再加到此一理论中，而不是从理论中自然而然地出现。圈量子引力论的创始者之一李·施莫林已思索过弦论与圈量子引力两者可能分别是一个终极理论两相不同的近似这样的可能性。

目前圈量子引力声称具有的成功之处有：

其为3维空间几何的非微扰量子化，具有量子化的面积与体积算符。

其包含了对于黑洞熵的计算。

其为弦论以外另一可行的理论，但仅只涉及引力的量子化（即非万有理论）。

然而，这样的声称尚未被完全接受。虽然许多圈量子引力的核心成果都是来自于严谨的数学物理，不过它们的物理诠释仍多为推敲性质。圈量子引力是有可能成为引力或者是几何的改进方案；举例来说，(2)中的熵计算事实上是针对一种形式的“洞”来做的，这个洞可能是，也可能不是黑洞。

量子引力的其他方案，比如自旋泡沫模型，与圈量子引力密切相关。

圈量子引力的假设

圈量子引力的两个最重要的假设为

广义协变 - 物理学的定律可以用任何的坐标系来表示，这也是广义相对论的基本假设。

背景独立 - 不存在可以作为背景的独立不变的度规，坐标系等。

圈量子引力也假设量子论的基本原理是正确的。举例广义协变的理论有广义相对论，非广义协变的理论有狭义相对论（狭义协变），非背景独立的理论有牛顿力学（假设存在一条独立不变的时间轴），狭义相对论（其背景为闵可夫斯基空间，背景度规为闵可夫斯基度规），在背景电磁场中运动的电子的方程等，背景独立的理论有广义相对论,度规张量的值完全由理论决定。

圈量子引力论解释宇宙问题

宾夕法尼亚物理学家阿贝·阿什特卡称：“尽管爱因斯坦广义相对论在解释宇宙方面表现出众，甚至可以描述到接近宇宙的起源，但是在接近宇宙大爆炸时，物质密度变得极大，相对论就不再适用了。要解释大爆炸之前的宇宙，我们就得应用量子理论，而在爱因斯坦时代这种理论还没有出现。”

阿什特卡和他的两位博士后研究员，托马斯·保罗斯基和帕姆普里特·辛格，正试图用量子理论解释大爆炸前的宇宙形态。 他们使用一种叫做圈量子引力的理论，建立了数学模型，可以直接描述宇宙大爆炸，甚至解释爆炸前的情景。另一方面，阿什特卡说，在大爆炸之前存在着另一个时空几何的宇宙，与现在的宇宙十分相似，只是它不是在膨胀，而随着时间逐步缩小。他还说，其实宇宙的变迁并非传统意义上的大爆炸，实际上是一次量子跳跃。

圈量子引力，被认为是将广义相对论和量子物理学相统一的最有效手段，由宾夕法尼亚州重力物理与几何学院始创，由阿什特卡牵头。“这种理论假定时空几何本身有离散的‘原子’结构，”阿什特卡解释到，“与我们熟悉的时空连续性不同，空间是由一维量子构成，在接近大爆炸时，这种构造被剧烈地打破，量子自身的属性使得物质引力相互排斥，而非相互吸引。

“尽管早些时候就已经有大爆炸前存在另一个宇宙的设想，但是用数学模型来系统描述‘前宇宙’的存在并推断它的时空几何还数首次。”阿什特卡说，“我们起初的工作是模拟出一个与当今宇宙同质的宇宙，我们对圈量子引力理论充满信心，我们将继续完善这个模型，以便更好地描述出我们已知的这个‘前宇宙’，并且更好的理解量子引力的特点。”