Opća relativnost, Einsteinova teorija gravitacije, daje nam korisnu osnovu za matematičko modeliranje svemira velikih razmjera - dok nam kvantna teorija daje korisnu osnovu za modeliranje fizike sub-atomske čestice i vjerovatno fizike male gustoće velike gustoće energije rani svemir - nanosekunde nakon Velikog praska - koji opću relativnost samo modelira kao singularnost i nema što drugo reći o tome.
Teorije kvantne gravitacije mogu imati još puno toga za reći. Proširivanjem opće relativnosti u kvantiziranu strukturu za prostor-vrijeme, možda možemo premostiti jaz između fizike malih i velikih razmjera. Na primjer, postoji dvostruka posebna relativnost.
S konvencionalnom posebnom relativnošću, dva različita inercijalna referentna okvira mogu različito mjeriti brzinu istog objekta. Dakle, ako ste u vlaku i bacate tenisku loptu naprijed, možete je mjeriti u kretanju brzinom od 10 kilometara na sat. Ali netko drugi koji stoji na platformi željezničkog kolodvora i promatra vaš vlak kako prolazi brzinom od 60 kilometara na sat, mjeri brzinu kuglice na 60 + 10 - tj. 70 kilometara na sat. Dajte ili uzmite nekoliko nanometara u sekundi, obojica ste u pravu.
Međutim, kao što je Einstein istaknuo, napravite isti eksperiment gdje sjajite baklju, umjesto da bacate lopticu, naprijed u vlak - i vi u vlaku i osoba na peronu izmjerite brzinu snopa baklje kao brzinu svjetlosti - bez dodatnih 60 kilometara na sat - i obojica ste u pravu.
Uspijeva da se za osobu na peronu mijenjaju komponente brzine (udaljenost i vrijeme) u vlaku, tako da se udaljenost smanjuje i vrijeme povećava (tj. Sporiji taktovi). A matematikom Lorenzovih transformacija ti efekti postaju očitiji brže nego što vlak ide. Ispada da se i masa predmeta u vlaku povećava, iako se vlak, prije nego što netko pita, ne može pretvoriti u crnu rupu čak ni pri 99,9999 (itd.) Posto brzine svjetlosti.
Sada, dvostruka posebna relativnost, predlaže da ne samo da je brzina svjetlosti uvijek ista, bez obzira na vaš referentni okvir, već su i Planckove jedinice mase i energije uvijek iste. To znači da se relativistički efekti (poput mase koja se pojačava u vlaku) ne javljaju na Planckovim (tj. Vrlo malim) razmjerima - iako bi kod većih razmjera dvostruko posebna relativnost trebala dati rezultate koji se ne mogu razlikovati od uobičajene posebne relativnosti.
Dvostruka posebna relativnost može se generalizirati i na teoriju kvantne gravitacije - koja bi, kada se produži s Planckove ljestvice, trebala dati rezultate koji se ne mogu razlikovati od opće relativnosti.
Ispada da je na Planckovoj ljestvici e = m, iako je na makrorazini e = mc2, A na Planckovoj ljestvici, Planckova masa je 2.17645 × 10-8 kg - navodno masa jajašca buve - i ima Schwarzschildu radijus Planckove duljine - što znači da biste, ako tu masu komprimirate u tako maleni volumen, postala vrlo mala crna rupa koja bi sadržavala jednu Planckovu jedinicu energije.
Drugim riječima, na Planckovoj ljestvici, gravitacija postaje značajna sila u kvantnoj fizici. Iako stvarno, sve što kažemo jest da postoji jedna Planckova jedinica gravitacijske sile između dvije Planckove mase kada ih je razdvojila Planckova duljina - i usput, Planckova duljina je udaljenost koju svjetlost kreće unutar jedne jedinice Planckova vremena!
A budući da jedna Planckova jedinica energije (1,22 × 10)19 GeV) smatra se maksimalnom energijom čestica - primamljivo je smatrati da to predstavlja uvjete koji se očekuju u Planckovoj epohi, a to je prva faza Velikog praska.
Sve zvuči uzbudljivo, ali ovaj način razmišljanja kritikovan je kao trik za poboljšanje rada matematike, uklanjanjem važnih podataka o fizičkim sustavima koji se razmatraju. Također riskirate potkopati osnovna načela konvencionalne relativnosti budući da se, kako u nastavku objavljuje rad, Planckova duljina može smatrati nepromjenjivom konstantom neovisnom o promatračkom okviru, dok brzina svjetlosti postaje promjenjiva pri vrlo velikim energetskim gustoćama.
Unatoč tome, s obzirom da se ne očekuje da čak ni Veliki hadronski sudarač iznese izravne dokaze o tome što se može, a što ne može dogoditi na Planckovoj ljestvici - za sada je, čini se, poboljšanje matematičkog rada najbolji način za napredovanje.
Daljnje čitanje: Zhang i sur. Fotonska plinska termodinamika u dvostruko posebnoj relativnosti.
