Üldrelatiivsus, Einsteini gravitatsiooniteooria, annab meile kasuliku aluse suuremahulise universumi matemaatiliseks modelleerimiseks - samas kui kvantteooria annab meile kasuliku aluse aatomi osakeste füüsika modelleerimiseks ja tõenäoliselt väiksemahulise, suure energiatihedusega füüsika modelleerimiseks. varajane universum - nanosekundid pärast Suurt Pauku - mida üldrelatiivsus modelleerib lihtsalt ainsusena ja millel pole selles küsimuses muud öelda.
Kvantgravitatsiooniteooriatel võib olla rohkem öelda. Laiendades üldist relatiivsusteavet kvantiseeritud struktuuriks ruumi-aja jaoks, võib-olla suudame ületada lõhe väikese ja suuremahulise füüsika vahel. Näiteks on olemas kahekordselt eriline relatiivsus.
Tavalise erirelatiivsuse korral võivad kaks erinevat inertslikku võrdlusraami mõõta sama objekti kiirust erinevalt. Niisiis, kui olete rongis ja viskate tennisepalli edasi, võiksite seda mõõta liikudes kiirusega 10 kilomeetrit tunnis. Kuid keegi teine, seistes rongijaama platvormil, jälgib teie rongisõitu kiirusega 60 kilomeetrit tunnis, mõõdab kuuli kiiruseks 60 + 10 - s.t 70 kilomeetrit tunnis. Andke või võtke mõni nanomeeter sekundis, olete mõlemad korrektsed.
Nagu Einstein rõhutas, tehke siiski sama katse, kus särisedes taskulambiga, mitte palli viskamisega, rongiga edasi - nii sina rongis kui ka platvormil olev inimene mõõdavad tõrviku kiire kiirust kui valguse kiirust - ilma selle täiendava 60 kilomeetri tunnis - ja teil on mõlemad õigus.
Selgub, et platvormil oleva inimese jaoks muudetakse kiiruse komponente (vahemaad ja aega) rongis nii, et vahemaad sõlmitakse ja aeg pikeneb (st aeglasemad kellad). Ja Lorenzi teisenduste matemaatikas muutuvad need mõjud ilmsemaks kiiremini kui rong läheb. Samuti selgub, et rongis kasvab ka objektide mass - ehkki enne, kui keegi küsib, ei saa rong mustaks aukuks muutuda isegi 99,9999 (jne) protsenti valguse kiirusest.
Nüüd, kahekordselt eriline relatiivsus, soovitab mitte ainult, et valguse kiirus oleks alati sama, olenemata teie tugiraamistikust, kuid ka Plancki massi- ja energiaühikud on alati samad. See tähendab, et relackistlikke efekte (nagu mass suureneb rongis) Plancki (s.o väga väikese) skaalal ei esine - ehkki suurema skaala korral peaks kahekordne spetsiaalne relatiivsus andma tulemusi, mis on tavalisest erirelatiivsusest eristamatud.
Kahekordse erirelatiivsuse võib üldistada ka kvantgravitatsiooni teooria suunas - see, kui seda laiendada Plancki skaalalt, peaks andma tulemusi, mis pole üldrelatiivsusest eristatavad.
Selgub, et Plancki skaalal e = m, isegi kui makro skaaladel e = mc2. Ja Plancki skaalal on Plancki mass 2,17645 × 10-8 kg - väidetavalt kirbu muna mass - ja sellel on Schwarzschildi raadiusega Plancki pikkus - see tähendab, et kui te selle massi nii väikeseks mahuks suruksite, muutuks see väga väikeseks mustaks auguks, mis sisaldab ühte Plancki energiaühikut.
Teisisõnu võib öelda, et Plancki skaalal muutub gravitatsioon kvantfüüsikas oluliseks jõuks. Ehkki tõesti, ütleme kõike seda, et kahe Plancki massi vahel on üks Plancki gravitatsioonijõu ühik, kui nad on Plancki pikkusega eraldatud - ja muide, Plancki pikkus on vahemaa, mida valgus liigub ühe Planki ajaühiku piires!
Ja kuna üks Plancki energiaühik (1,22 × 1019 GeV) peetakse osakeste maksimaalseks energiaks - on ahvatlev arvata, et see kujutab endast Plancki ajastul eeldatavaid tingimusi, mis on Suure Paugu esimene etapp.
See kõik kõlab kohutavalt põnevalt, kuid seda mõtteviisi on kritiseeritud kui lihtsalt trikki matemaatika paremaks muutmiseks, eemaldades olulist teavet vaadeldavate füüsiliste süsteemide kohta. Samuti võite riskida tavapärase relatiivsusteooria aluspõhimõtete õõnestamisega, kuna nagu allpool on kirjas, võib Plancki pikkust pidada vaatleja raamistikust sõltumatuks muutumatuks konstandiks, samas kui valguse kiirus muutub väga suure energiatiheduse korral.
Sellegipoolest, kuna isegi suure hadronite põrkajalt ei eeldata otsest tõendusmaterjali selle kohta, mis võib juhtuda või mitte juhtuda Plancki skaalal, näib matemaatikatöö paremaks muutmine praegu parim viis edasi liikuda.
Lisalugemist: Zhang jt. Fotongaasi termodünaamika kahekordse erirelatiivsusega.
