Bendrasis reliatyvumas, Einšteino gravitacijos teorija, suteikia mums naudingą pagrindą matematiškai modeliuoti didelės apimties visatą, o kvantinė teorija suteikia mums naudingą pagrindą modeliuoti subatominių dalelių fiziką ir tikėtiną mažo masto, didelio energijos tankio fiziką. ankstyvoji visata - nanosekundės po didžiojo sprogimo - kuri bendrąją reliatyvumą modeliuoja kaip išskirtinumą ir neturi nieko daugiau pasakyti šiuo klausimu.
Kvantinės gravitacijos teorijos gali turėti daugiau ką pasakyti. Išplečiant bendrąjį reliatyvumą į erdvės-laiko struktūros kvantinę struktūrą, galbūt galime užpildyti atotrūkį tarp mažos ir didelės apimties fizikos. Pavyzdžiui, egzistuoja dvigubai ypatingas reliatyvumas.
Esant įprastam specialiajam reliatyvumui, du skirtingi inerciniai atskaitos rėmai gali skirtingai išmatuoti to paties objekto greitį. Taigi, jei esate traukinyje ir mestumėte teniso kamuoliuką į priekį, jį išmatuoti galite važiuodami 10 kilometrų per valandą greičiu. Bet kažkas, stovintis ant traukinių stoties perono, stebi jūsų traukinio pravažiavimą 60 kilometrų per valandą greičiu, matuoja rutulio greitį esant 60 + 10 - t.y. 70 kilometrų per valandą. Duokite arba imkite keletą nanometrų per sekundę, abu esate teisingi.
Tačiau, kaip pažymėjo Einšteinas, atlikite tą patį eksperimentą, kai traukdami žibintuvėlio spindulį, o ne mėtydami kamuolį, pirmyn traukinyje - ir jūs traukinyje, ir asmuo platformoje matuoklio spindulio greitį matuojate kaip šviesos greitį - be papildomų 60 kilometrų per valandą - ir jūs abu teisūs.
Paaiškėja, kad platformoje esančiam asmeniui greičio komponentai (atstumas ir laikas) traukinyje keičiami taip, kad atstumai būtų sutraukiami ir laikas būtų pratęstas (t. Y. Lėtesni laikrodžiai). Po Lorenco transformacijų šie efektai tampa akivaizdesni greičiau, nei važiuoja traukinys. Taip pat paaiškėja, kad traukinyje didėja ir objektų masė - nors, kol dar niekas neklausia, traukinys negali paversti juodosios skylės net esant 99,9999 (ir tt) procentui šviesos greičio.
Dabar dvigubai ypatingas reliatyvumas siūlo, kad ne tik kad šviesos greitis visada būtų vienodas, nepaisant jūsų atskaitos taško, bet ir „Planck“ masės bei energijos vienetai visada yra vienodi. Tai reiškia, kad reliatyvistinis poveikis (pavyzdžiui, masė, kuri padidėja traukinyje) nepasireiškia Plancko (t. Y. Labai mažu) mastu - nors didesniais masteliais dvigubai specialus reliatyvumas turėtų duoti rezultatus, nesiskiriančius nuo įprastų specialiųjų reliatyvumo koeficientų.
Dvigubą specialųjį reliatyvumą taip pat galima apibendrinti pagal kvantinės gravitacijos teoriją - kuri, išplėsta iš Plancko skalės, turėtų duoti rezultatus, nesiskiriančius nuo bendrojo reliatyvumo.
Pasirodo, kad Plancko skalėje e = m, nors makro skalėse e = mc2. Plancko skalėje Plancko masė yra 2,17645 × 10-8 kg - tariamai bluso kiaušinio masė - ir turi Schwarzschildo spindulį, kuris yra Planko ilgio - tai reiškia, kad jei jūs suspaustumėte šią masę į tokį mažą tūrį, ji taptų labai maža juoda skylute, kurioje būtų vienas Plancko energijos vienetas.
Kitaip tariant, pagal Plancko skalę gravitacija tampa reikšminga jėga kvantinėje fizikoje. Nors iš tikrųjų viskas, ką mes sakome, yra tai, kad tarp dviejų Planko masių yra vienas Planko gravitacinės jėgos vienetas, kai atskirtos Planko ilgiu - ir, beje, Planko ilgis yra atstumas, kurį šviesa juda per vieną Planko laiko vienetą!
O kadangi vienas „Planck“ energijos vienetas (1,22 × 1019 GeV) yra laikoma maksimalia dalelių energija - kyla pagunda manyti, kad tai yra sąlygos, kurių tikimasi Planko epochoje, nes tai yra pirmasis Didžiojo sprogimo etapas.
Visa tai skamba be galo jaudinančiai, tačiau ši mąstymo linija buvo kritikuojama kaip tiesiog apgaulė, leidžianti geriau atlikti matematiką, pašalinant svarbią informaciją apie nagrinėjamas fizines sistemas. Jūs taip pat rizikuojate pažeisti pagrindinius tradicinio reliatyvumo principus, nes, kaip aprašyta toliau pateiktame dokumente, Plancko ilgį galima laikyti nekintančia konstanta, nepriklausančia nuo stebėtojo atskaitos rėmo, o šviesos greitis kinta esant labai dideliam energijos tankiui.
Nepaisant to, nesitikima, kad net didelis hadronų susidūrėjas pateiks tiesioginių įrodymų apie tai, kas gali įvykti ar neįvyks Plancko mastu - kol kas atrodo, kad geresnis matematikos darbas yra geriausias būdas.
Papildoma literatūra: Zhang ir kt. Fotonų dujų termodinamika esant dvigubam specialiajam reliatyvumui.
