Az általános relativitáselmélet, az Einstein gravitációs elmélete hasznos alapot nyújt nekünk a nagy léptékű univerzum matematikai modellezéséhez - míg a kvantumelmélet hasznos alapot ad nekünk a szubatomos részecskefizika és a valószínűleg kis léptékű, nagy energia sűrűségű fizika modellezéséhez. a korai világegyetem - a nagy robbanás utáni nanosekundumokban -, amelyet az általános relativitáselmélet csak szingularitásként modellez, és nincs mit mondani ebben a kérdésben.
A kvantum gravitációs elméleteknek több mondanivalója is lehet. Ha az általános relativitáselméletet egy tér-idő kvantált szerkezetévé tesszük, valószínűleg áthidalhatjuk a különbséget a kis és a nagy léptékű fizika között. Például létezik kétszer különleges relativitáselmélet.
Hagyományos speciális relativitáselmélettel, két különféle tehetetlenségi referenciakeret mérheti ugyanazon objektum sebességét eltérően. Tehát, ha vonaton játszik, és előre dob egy teniszlabdát, akkor mérheti, hogy egy óránként 10 kilométerre halad-e. De valaki, aki a vasútállomás peronján figyeli a vonat haladását 60 km / h sebességgel, 60 + 10-nél méri a golyó sebességét - azaz 70 km / h. Adjon meg vagy vegyen néhány nanométert másodpercenként, mindkettő igaza van.
Amint Einstein rámutatott, végezze el ugyanazt a kísérletet, ahol a fáklya fénysugár megvilágítása helyett a labdát dobja előre, a vonaton - mind a vonaton, mind a peronon lévő személy megmérheti a fáklya fénysugár sebességét, mint a fény sebességét. - további 60 kilométer nélkül óránként - és mindketten igazad van.
Kiderül, hogy a peronon tartózkodó személy számára a vonaton a sebesség (távolság és idő) összetevőit megváltoztatják úgy, hogy a távolságok összehúzódjanak és az idő meghosszabbodjon (azaz lassabb órák). És a Lorenz-átalakítások matematikailag ezek a hatások egyre nyilvánvalóbbá válnak, annál gyorsabban, mint a vonat. Kiderül, hogy a vonaton lévő tárgyak tömege is növekszik - bár még mielőtt bárki megkérdezi, a vonat még a fénysebesség 99,9999 (stb.) Százalékánál sem képes fekete lyukká alakulni.
Most, kétszer a speciális relativitáselmélet, azt javasolja, hogy a fénysebesség nemcsak a referenciakeretétől függetlenül mindig azonos, hanem a Planck tömeg- és energiaegysége is mindig azonos. Ez azt jelenti, hogy a relativista hatások (mint például a vonaton növekvő tömeg) nem lépnek fel Planck (azaz nagyon kicsi) skálán - bár nagyobb léptékben a kétszeres speciális relativitáselméleti teljesítménynek meg kell különböznie a hagyományos speciális relativitástól.
A kétszeres speciális relativitáselmételt általánosíthatjuk a kvantitatív gravitáció elmélete felé is - amelynek a Planck-skálától felfelé kiterjesztve az általános relativitáselmélettől megkülönböztethetetlen eredményeket kell szolgáltatniuk.
Kiderül, hogy a Planck skálán e = m, bár a makró skálán e = mc2. És Planck skálán egy Planck tömege 2,17645 × 10-8 kg - állítólag a bolhatojás tömege -, amelynek Schwarzschild sugár Planck hosszúságú - ami azt jelenti, hogy ha ezt a tömeget ilyen apró térfogatra tömöríti, akkor egy nagyon kicsi fekete lyukká válik, amely egy Planck energiaegységet tartalmaz.
Másképpen fogalmazva: a Planck skálán a gravitáció jelentős erővé válik a kvantumfizikában. Bár valóban, csak azt mondjuk, hogy egy Planck gravitációs erőegység létezik két Planck-tömeg között, ha egy Planck-hosszúság elválasztja egymástól - és egyébként, a Planck-hossza az a távolság, amelyben a fény a Planck-idő egységen belül mozog!
És mivel egy Planck energiaegység (1,22 × 1019 A GeV) a részecskék maximális energiájának tekintik - kísértésnek tekintik, hogy ez a Planck-korszakban várható körülményeket képviseli, mivel ez a Nagyrobbanás legelső fázisa.
Rendkívül izgalmasnak hangzik, de ezt a gondolkodásmódot kritizálták, mivel csak egy trükk, hogy a matematika jobban működjön, azáltal, hogy eltávolítja a figyelembe vett fizikai rendszerekről szóló fontos információkat. A hagyományos relativitáselmélet alapelveinek aláásását is kockáztathatja, mivel - amint azt az alábbiakban ismertetjük - a Planck hossza változatlan állandónak tekinthető a megfigyelő referenciakeretétől függetlenül, míg a fénysebesség nagyon nagy energia sűrűségnél változik.
Mindazonáltal, mivel még a nagy hadroncsatorna elvárásaitól sem várható el közvetlen bizonyíték szolgáltatása arról, hogy mi történhet vagy nem történhet meg a Planck-skála szerint - egyelőre úgy tűnik, hogy a legjobb matematikai munka javítása.
További irodalom: Zhang és munkatársai. Fotongáz termodinamika kétszeres speciális relativitásban.
