아인슈타인의 중력 이론 인 일반 상대성 이론은 우리에게 대규모 우주를 수학적으로 모델링 할 수있는 유용한 기반을 제공합니다. 양자 이론은 우리에게 아 원자 입자 물리학과 아마도 소규모, 고 에너지 밀도 물리학을 모델링하는 데 유용한 기초를 제공합니다. 초기 우주 – 빅뱅 이후의 나노초 – 일반적인 상대성 이론은 특이점으로 만 모델링되며 그 문제에 대해 말할 것도 없습니다.
양자 중력 이론은 더 많은 것을 말할 수 있습니다. 시공간에 대한 일반 상대성 이론을 양자화 된 구조로 확장함으로써, 우리는 소규모 물리학과 대규모 물리학 사이의 격차를 해소 할 수 있습니다. 예를 들어, 특별한 상대성 이론이 있습니다.
기존의 특수 상대성 이론을 사용하면 두 개의 서로 다른 관성 기준 프레임이 동일한 객체의 속도를 다르게 측정 할 수 있습니다. 따라서 기차를 타고 테니스 공을 앞으로 던지면 시간당 10 킬로미터 씩 움직이는 것을 측정 할 수 있습니다. 그러나 기차역 플랫폼에 서있는 누군가가 기차가 시속 60 킬로미터 씩 지나가는 것을보고 공의 속도를 60 + 10 – 즉 시속 70 킬로미터로 측정합니다. 초당 몇 나노 미터를 주거나 가져 가면 둘 다 맞습니다.
그러나 아인슈타인이 지적했듯이 기차에서 공을 던지기보다는 토치 빔을 비추는 동일한 실험을 수행하십시오. 기차에서 당신과 플랫폼의 사람은 빛의 속도로 토치 빔의 속도를 측정합니다 – 시간당 60 킬로미터의 추가 비용없이 – 당신은 모두 맞습니다.
플랫폼에있는 사람의 경우, 거리가 수축되고 시간이 짧아 지도록 (속도가 느린) 기차에서 속도 (거리 및 시간) 구성 요소가 변경됩니다. 그리고 Lorenz 변환의 수학에 의해, 이러한 효과는 기차가가는 것보다 더 빨라졌습니다. 또한 기차에있는 물체의 질량도 증가한다는 것이 밝혀졌습니다. 비록 누군가가 묻기 전에 기차는 빛의 속도의 99.9999 (등)에서도 블랙홀로 변할 수 없습니다.
이제 두 배의 특수 상대성 이론은 빛의 속도가 기준 프레임에 관계없이 항상 동일 할뿐만 아니라 플랑크 질량 및 에너지 단위도 항상 동일하다고 제안합니다. 즉, 기차에서 질량이 증가하는 것처럼 보이는 상대 론적 효과는 플랑크 (즉, 매우 작은) 규모에서는 발생하지 않습니다. 더 큰 규모에서는 이중 특수 상대 상대성이 기존의 특수 상대 상대와 구분할 수없는 결과를 제공해야합니다.
이중 특수 중립도는 양자 중력 이론으로 일반화 될 수 있는데, 이는 플랑크 규모에서 확장 될 때 일반 상대성 이론과 구별 할 수없는 결과를 제공해야한다.
매크로 스케일 e = mc 인 경우에도 Planck 스케일 e = m에서2. 그리고 Planck 스케일에서 Planck 질량은 2.17645 × 10입니다.-8 kg – 아마도 벼룩 알의 질량 – 그리고 Schwarzschild 반지름의 플랑크 길이를 가짐-이 질량을 아주 작은 부피로 압축하면 하나의 Planck 에너지 단위를 포함하는 매우 작은 블랙홀이됩니다.
다시 말해, 플랑크 스케일에서 중력은 양자 물리학에서 중요한 힘이됩니다. 실제로, Planck 길이로 분리 될 때 두 Planck 질량 사이에 하나의 중력의 중력이 존재한다는 것입니다. Planck 길이는 Planck 시간의 한 단위 내에서 빛이 움직이는 거리입니다!
그리고 하나의 플랑크 에너지 단위 (1.22 × 10)19 GeV)는 입자의 최대 에너지로 간주됩니다. 이는 빅뱅의 첫 번째 단계 인 플랑크 시대에 예상되는 조건을 나타내는 유혹입니다.
이 모든 것이 굉장히 흥미 진진하게 들리지만,이 사고 방식은 고려중인 물리적 시스템에 대한 중요한 정보를 제거함으로써 수학이 더 잘 작동하도록하는 비결이라고 비판을 받았습니다. 또한 아래의 논문에서 알 수 있듯이 플랑크 길이는 관측자의 참조 프레임과 상관없이 변하지 않는 상수로 간주 될 수 있으며 매우 높은 에너지 밀도에서 빛의 속도는 변할 수 있기 때문에 기존 상대성 이론의 기본 원칙을 훼손 할 위험이 있습니다.
그럼에도 불구하고 Large Hadron Collider조차도 플랑크 스케일에서 발생할 수있는 것과 그렇지 않을 수있는 것에 대한 직접적인 증거를 제공하지 않을 것으로 예상됩니다. 현재로서는 수학 작업을 개선하는 것이 최선의 방법 인 것 같습니다.
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