اما سئوال اين است كه چرا با تمام شواهد تجربي موجود و تصريح فيزيكدانان بزرگي نظير فارادي و پلانك هنوز نتيجه ي قابل قبولي به دست نيامده است؟ 

براي يافتن پاسخ اجازه دهيد يكبار ديگر وابستگي الكتريسيته و مغناطيس را بررسي كنيم شايد بتوانيم علت اين شكستها را دريابيم. 

همچنانكه مي دانيم در اطراف يك بار ساكن ميدان مغناطيسي احساس نمي شود. اما اگر بار حركت كند، ما شاهد ايجاد يك ميدان مغناطيسي خواهيم بود. همچنين تغيير ميدان مغناطيسي نيز موجب توليد جريان القايي مي گردد. در اين تجربه ما شاهد ايجاد پديده هايي هستيم كه قبلاّ وجود نداشت. در اطراف يك سيم (كه جرياني از آن نمي گذرد) هيچگونه اثري از ميدان مغناطيسي ديده نمي شود. اما به محض عبور جريان الكتريكي از سيم، در اطراف آن ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود. يا در مورد سيملوله اگر ميدان مغناطيسي ثابت باشد، جريان الكتريكي در سيم بوجود نمي آيد، اما با تغيير شار مغناطيسي، جريان الكتريكي ايجاد مي شود.

اما در مورد گرانش مسئله بسيار پيچيده تر است. زيرا گرانش همواره وجود دارد و ما نمي توانيم شرايطي بوجود آوريم كه آثار گرانشي نباشد و بعد آزمايشي ترتيب دهيم كه ببينيم چه پديده اي مي تواند ميدان گرانشي توليد كند.

از طرف ديگر چگونه مي توانيم ببينيم هنگاميكه نيروي گرانش روي يك جسم كار انجام می دهد، خود گرانش دستخوش چه تغييري مي شود؟ اگر ما مي توانستيم اين تغييرات را به تجربه درآوريم و بصورت كمي مورد بررسي قرار دهيم، انگاه مي توانستيم بسادگي وابستگي گرانش را به ساير پديده ها نظير الکترومغناطيس يا كار انجام شده بيان كنيم. اما چنين امري ممكن نيست. زيرا در شرايطي كه ما آزمايش مي كنيم، اگر از مقدار گرانش موجود در محل آزمايش كاسته شود، فوري از اطراف آن اين كسري جبران مي شود.

به عنوان مثال شما سنگي را از ارتفاع دلخواه رها كنيد تا بطرف زمين سقوط كند. آنچنانكه در فيزيك مطرح است، انرژي پتانسيل گرانشي به انرژي جنبشي تبديل مي شود. آيا در اينجا از مقدار گرانش اطراف زمين كاسته مي شود؟ اگر جواب منفي باشد آنگاه اين سئوال پيش مي آيد كه كدام اندازه گيري موجب اين جواب منفي شده است؟

حال يك آزمايش ديگري را در نظر بگيريد. يك گلوله ي فلزي را از ارتفاعي رها كنيد تا بطرف زمين سقوط كند. در محل رسيدن گلوله به سطح زمين يك صفحه ي فلزي قرار دهيد. هنگاميكه گلوله به زمين مي رسد و با صفحه برخورد مي كند، مقداري گرما توليد مي شود و حتي ما شاهد جرقه يعني امواج الكترومغناطيسي خواهيم بود. عادت شده اين پديده را با اينكه انرژي پتانسيل گرانشي به انرژي جنبشي تبديل مي شود و انرژي ها به يكديگر قابل تبديل هستند، توجيه كنند. همين توجيه موجب مي شود كه ماهيت اين فرايند كمتر مورد توجه و بررسي موشكافانه ي علمي قرار گيرد. اما اجازه دهيد يك ديد متفاوت به اين تجارب داشته باشيم.

بياييد يكي از پيگويي هاي نسبيت اينشتين را مورد توجه قرار دهيم. طبيق پيشگويي نسبيت هرگاه نور در ميدان گرانشي سقوط كند، فركانس و در نتيجه انرژي آن افزايش مي يابد كه آن را جابجايي به سمت آبي مي گويند. عكس اين حالت نيز صادق است، يعني هنگاميكه نور در حال ترك (فرار) از يك ميدان گرانشي است، فركانس و در نتيجه انرژي آن كاهش مي يابد كه مي گويند جابجايي به سمت سرخ گرانش است. اين پيشگويي براي مدتها قابل آزمايش نبود تا آنكه موسبوئر در سال 1958 نشان داد كه يك بلور در بعضي شرايط مي تواند دسته اشعه ي گاما با طول موج كاملاَ معيني توليد كند. اشعه ي گاما با چنين طول موجي را مي توان با بلوري مشابه بلوري كه آن را توليد كرده است جذب كرد. اگر طول موج اشعه ي گاما فقط مختصري با طول موج اشعه اي كه توسط بلور توليد مي شود تفاوت داشته باشد، به وسيله آن جذب نخواهد شد. اين پديده را اثر موسبوئر مي نامند. آزمايشهايي كه در سال 1960 و سالهاي بعد با استفاده از اثر موسبوئر انجام شد، درستي پيشگويي نسبيت را تاييد كرد.

 در نسبيت فركانس و در نتيجه انرژي فوتون در يك ميدان گرانشي تغيير مي كند كه براي آن روابط زير ارائه شده است.

 1- هنگاميكه فوتون در حال سقوط در يك ميدان گرانشي است:

 

 f'=f(1+MG/Rc² )

 

يعني جابجايي به سمت آبي گرانش. كه در آن ^'M, G, R, c , f, f' به ترتيب جرم جسمي كه موجب ايجاد ميدان گرانشي شده، ثابت جهاني گرانش، شعاع جسم و سرعت نور و فركانس فوتون قبل از سقوط و فركانس فوتون بعد از سقوط است.

 

2- هنگاميكه فوتون در حال فرار از يك ميدان گرانشي است:

 

 f'=f(1-MG/Rc² )

 

 

يعني جابجايي به سمت سرخ گرانش حال فوتوني را در نظر بگيريد كه در حال فرار از ميدان گرانشي يك سياه چاله است. همچنانكه كه مي دانيم نور - فوتون نمي تواند از ميدان گرانش يك سياه چاله بگريزد. طبق رابطه ي بالا فركانس فوتون بتدريج كاهش مي يابد تا جاييكه به صفر برسد، يعني f'=0 ، حال سئوال اين است كه با ناپديد شدن فوتون براي انرژي آن چه اتفاقي مي افتد؟ انرژي فوتون چه مي شود؟ يعني انرژي به چه چيزي تبديل مي شود؟ تنها پاسخی که می توان برای این پدیده داد این است که پتانسیل گرانشی افزایش یافته است. به عبارتی ساده و صریح انرژی فوتون به نیروی گرانش تبدیل شده است. در نسبیت عام فضا-زمان دارای انرژی است و این انرژی موجب انحنای فضا می شود. اما مشکل نسبیت این است که فضا-زمان را به عنوان کمیت پیوسته در نظر می گیرد. با توجه به آنچه که در سطور بالا بیان شد، فوتون در میدان گرانشی انرژی خود را از دست می دهد. اما در مکانیک کوانتوم انرژی یک کمیت گسسته است. این کمیت گسسته یعنی انرژی چگونه با کمیت پیوسته ای نظیر فضا-زمان جمع می شود و بازهم پیوستگی آن محفوظ می ماند؟

حال به این مورد توجه باید کرد که طبق قوانین پذیرفته شده ی فیزیک، کار با تغییرات انرژی برابر است. یعنی:

 

 

F=dp/dt , F=-dU/dx, w=fd=dE , dE=E₂-E₁

 

خوب کوانتومی بودن انرژی می تواند ما را به این حقیقت رهنمون شود که کار نیز یک کمیت کوانتومی است. اما چگونه می توان یک کوانتوم کار را تعریف کرد؟ برای تعریف کوانتوم کار الزاماً باید از تعریف کار بهره برد. می دانیم که کار به صورت جابجایی نیرو تعریف می شود. یعنی W=F.d اما طول یک کمیت پیوسته است، لذا بایستی نیرو کوانتومی باشد. اگر یک کوانتوم نیروی گرانش را Fg در نظر بگیریم، باید کمترین طول ممکن را انتخاب کنیم تا بتوانیم کوانتوم کار را تعریف کنیم. به این منظور از کوچکترین طول قابل تصور که کمتر از آن تجربه پذیر نیست استفاده می کنیم. این طول به طول پلانک شناخته می شود که آن را با Lp نشان می دهیم. کوانتوم کار به صورت زیر تعریف می شود:

 

 Wq=Fg.Lp

 

و در حالت کلی کار برابر خواهد شد با  :

 

W=nWq=nFg.Lp

 n عدد صحیح

 

با چنین نگرشی به نیرو می توان نسبیت و مکانیک کوانتوم را در هم ادغام کرد. این کوانتوم نیروی گرانش را گراویتون می نامیم که حالت خاصی از سی. پی. اچ. است.