Vispārējā relativitāte, Einšteina gravitācijas teorija, sniedz mums noderīgu bāzi liela mēroga Visuma matemātiskai modelēšanai - turpretī kvantu teorija mums sniedz noderīgu bāzi subatomu daļiņu fizikas un iespējamās maza mēroga, augstas enerģijas blīvuma fizikas modelēšanai. agrīnais Visums - nanosekundēs pēc Lielā sprādziena - kuru vispārējā relativitāte tikai modelē kā singularitāti, un tam nav nekā cita ko teikt šajā jautājumā.
Kvantu gravitācijas teorijām var būt vairāk ko teikt. Paplašinot vispārējo relativitāti kvantizētā telpā-laika struktūrā, varbūt mēs varam mazināt plaisu starp maza un liela mēroga fiziku. Piemēram, ir divtik īpaša relativitāte.
Ar parasto īpašo relativitāti divi dažādi inerciālie atskaites rāmji var atšķirīgi izmērīt viena objekta ātrumu. Tātad, ja jūs dodaties vilcienā un metat tenisa bumbiņu uz priekšu, jūs varētu izmērīt, ka tā pārvietojas ar ātrumu 10 kilometri stundā. Bet kāds cits, kas stāv uz dzelzceļa stacijas perona, vērojot jūsu vilciena pāreju 60 kilometru stundā, mēra bumbiņas ātrumu ar ātrumu 60 + 10 - t.i., 70 kilometri stundā. Dodiet vai ņemiet dažus nanometrus sekundē, jums abiem taisnība.
Tomēr, kā uzsvēra Einšteins, veiciet to pašu eksperimentu, kurā jūs vilciena priekšgalā spīdat lāpas gaismu, nevis metat bumbiņu - uz priekšu gan jūs vilcienā, gan persona, kas atrodas uz perona, mēra lāpas gaismas ātrumu kā gaismas ātrumu - bez šiem papildu 60 kilometriem stundā - un jums abiem taisnība.
Izrādās, ka personai, kas atrodas uz perona, vilcienā tiek mainītas ātruma sastāvdaļas (attālums un laiks) tā, lai attālumi tiktu noslēgti un laiks pagarināts (t.i., lēnāki pulksteņi). Un pēc Lorenca pārvērtību matemātikas šie efekti kļūst acīmredzamāki, jo ātrāk nekā vilciens iet. Izrādās, ka palielinās arī vilcienā esošo priekšmetu masa - lai gan, pirms kāds to jautā, vilciens nevar pārvērsties melnā caurumā pat pie 99,9999 (utt.) Procentiem no gaismas ātruma.
Tagad divtik īpaša relativitāte ierosina, ka ne tikai gaismas ātrums vienmēr ir vienāds neatkarīgi no jūsu atskaites ietvara, bet arī Planka masas un enerģijas vienības vienmēr ir vienādas. Tas nozīmē, ka relativistiskie efekti (piemēram, masa palielinās vilcienā) nenotiek Planck (t.i., ļoti mazā) mērogā - lai arī lielākos mērogos divkāršai speciālajai relativitātei būtu jāsniedz rezultāti, kas neatšķiras no parastās īpašās relativitātes.
Divkāršo īpašo relativitāti varētu arī vispārināt attiecībā uz kvantu gravitācijas teoriju - kurai, paplašinot to no Planka skalas, būtu jāsniedz rezultāti, kas neatšķiras no vispārējās relativitātes.
Izrādās, ka Planckas skalā e = m, kaut arī makro mērogā e = mc2. Planka mērogā Planck masa ir 2,17645 × 10-8 kg - domājams, blusu olu masa - un tam ir Švarcšilda rādiuss, kas ir Planka garums - tas nozīmē, ka, ja jūs saspiestu šo masu tik niecīgā tilpumā, tas kļūtu par ļoti mazu melnu caurumu, kas satur vienu Planka enerģijas vienību.
Citiem vārdiem sakot, Planka mērogā gravitācija kļūst par nozīmīgu spēku kvantu fizikā. Lai gan patiesībā, mēs visi sakām, ka starp divām Planck masām ir viena Planck gravitācijas spēka vienība, kad to atdala ar Planck garumu - un, starp citu, Planck garums ir attālums, pa kuru gaisma pārvietojas vienā Planka laika vienībā!
Un tā kā viena Planck enerģijas vienība (1,22 × 1019 GeV) tiek uzskatīts par daļiņu maksimālo enerģiju - ir vilinoši uzskatīt, ka tas atspoguļo apstākļus, kas gaidāmi Plankas laikmetā, kas ir pats Lielais sprādziena pirmais posms.
Tas viss izklausās šausmīgi aizraujoši, taču šī domāšanas līnija ir kritizēta kā tikai triks, lai padarītu matemātiku labāku, noņemot svarīgu informāciju par apskatītajām fiziskajām sistēmām. Jūs riskējat arī graut parastās relativitātes pamatprincipus, jo, kā norādīts zemāk esošajā dokumentā, Planka garumu var uzskatīt par nemainīgu konstantu neatkarīgi no novērotāja atskaites ietvara, kamēr gaismas ātrums mainās pie ļoti liela enerģijas blīvuma.
Tomēr, tā kā pat nav gaidāms, ka pat Lielais hadronu sadursmes devējs sniegs tiešus pierādījumus par to, kas var vai nevar notikt Planka mērogā, - pagaidām šķiet, ka labākais matemātikas darbs ir labāks.
Papildu informācija: Džans et al. Fotonu gāzes termodinamika divkāršā īpašajā relativitātē.
