ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ทำให้เรามีพื้นฐานที่เป็นประโยชน์สำหรับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในจักรวาลขนาดใหญ่ - ในขณะที่ทฤษฎีควอนตัมทำให้เรามีพื้นฐานที่เป็นประโยชน์สำหรับการสร้างแบบจำลองฟิสิกส์อนุภาคย่อยอะตอมและฟิสิกส์ฟิสิกส์ความหนาแน่นพลังงานสูง เอกภพในยุคต้น - นาโนวินาทีหลังจากบิกแบง - ซึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นเพียงแค่แบบเอกพจน์และไม่มีอะไรจะพูดเกี่ยวกับเรื่องนี้
ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมอาจมีมากกว่าที่จะพูด โดยการขยายความสัมพันธ์ทั่วไปลงในโครงสร้างเชิงปริมาณสำหรับอวกาศ - เวลาบางทีเราสามารถเชื่อมช่องว่างระหว่างฟิสิกส์ขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่นสัมพัทธภาพพิเศษเป็นสองเท่า
สัมพัทธภาพพิเศษแบบดั้งเดิมกรอบอ้างอิงเฉื่อยสองเฟรมที่แตกต่างกันอาจวัดความเร็วของวัตถุเดียวกันต่างกัน ดังนั้นถ้าคุณอยู่บนรถไฟและโยนลูกเทนนิสไปข้างหน้าคุณอาจวัดว่ามันเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่มีคนอื่นยืนอยู่บนชานชาลาสถานีรถไฟดูการผ่านรถไฟของคุณที่ 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมงวัดความเร็วของลูกบอลที่ 60 + 10 - นั่นคือ 70 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ให้หรือไม่กี่นาโนเมตรต่อวินาทีคุณทั้งคู่ถูกต้อง
อย่างไรก็ตามตามที่ Einstein ชี้ให้ทำการทดลองเดียวกับที่คุณส่องลำแสงคบเพลิงแทนที่จะโยนลูกบอลไปข้างหน้าบนรถไฟ - ทั้งคุณบนรถไฟและคนบนแท่นวัดความเร็วของลำแสงคบเพลิงเป็นความเร็วแสง - โดยไม่ต้องเพิ่มอีก 60 กิโลเมตรต่อชั่วโมงและคุณถูก
เป็นผลมาจากการที่คนบนแพลตฟอร์มส่วนประกอบของความเร็ว (ระยะทางและเวลา) มีการเปลี่ยนแปลงบนรถไฟเพื่อให้ระยะทางหดตัวและขยายเวลา (เช่นนาฬิกาช้าลง) และด้วยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ของการแปลงแบบลอเรนซ์เอฟเฟกต์เหล่านี้จะชัดเจนยิ่งขึ้นเร็วกว่ารถไฟ ปรากฎว่ามวลของวัตถุบนรถไฟเพิ่มขึ้นเช่นกัน - แม้ว่าก่อนใครจะถามว่ารถไฟไม่สามารถกลายเป็นหลุมดำได้ที่ 99.9999 (ฯลฯ ) เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง
ทีนี้ทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษเพิ่มเป็นสองเท่าเสนอว่าไม่เพียง แต่ความเร็วของแสงจะเท่ากันเสมอโดยไม่คำนึงถึงกรอบอ้างอิงของคุณ แต่หน่วยพลังค์ของมวลและพลังงานก็เหมือนกันเสมอ ซึ่งหมายความว่าเอฟเฟกต์สัมพัทธภาพ (เช่นมวลที่เพิ่มขึ้นบนรถไฟ) จะไม่เกิดขึ้นในสเกลพลังค์ (เช่นเล็กมาก) - แม้ว่าในสเกลที่ใหญ่กว่าทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษควรให้ผลลัพธ์ที่แยกไม่ออกจากสัมพัทธภาพพิเศษ
ทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษทวีคูณอาจถูกนำมารวมกับทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงควอนตัม - ซึ่งเมื่อขยายออกจากสเกลพลังค์ควรส่งผลลัพธ์ที่แยกไม่ออกจากสัมพัทธภาพทั่วไป
ปรากฎว่าที่สเกลพลังค์ e = m แม้ว่าจะมาโครสเกล e = mc2. และในระดับพลังค์มวลของพลังค์คือ 2.17645 × 10-8 กิโลกรัม - มวลของไข่หมัด - และมีรัศมี Schwarzschild ของความยาวพลังค์ - หมายความว่าถ้าคุณบีบอัดมวลนี้เป็นปริมาตรเล็ก ๆ มันจะกลายเป็นหลุมดำขนาดเล็กที่มีหน่วยพลังพลังพลังพลังหนึ่งหน่วย
ในการใช้อีกวิธีหนึ่งในระดับพลังค์แรงโน้มถ่วงกลายเป็นกำลังสำคัญในฟิสิกส์ควอนตัม ถึงแม้ว่าจริงๆแล้วทั้งหมดที่เรากำลังพูดถึงคือมีหน่วยพลังค์พลังโน้มถ่วงหนึ่งหน่วยระหว่างมวลพลังก์สองก้อนเมื่อแยกออกจากกันด้วยความยาวพลังค์ - และโดยวิธีความยาวพลังค์คือระยะทางที่แสงเคลื่อนที่ภายในระยะเวลาหนึ่งพลังก์!
และตั้งแต่หนึ่งหน่วยพลังค์พลังค์ (1.22 × 10)19 GeV) ถือเป็นพลังงานสูงสุดของอนุภาค - เป็นการดึงดูดให้พิจารณาว่านี่เป็นเงื่อนไขที่คาดไว้ในยุคพลังค์ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกของบิกแบง
มันฟังดูน่าตื่นเต้นอย่างมาก แต่แนวความคิดนี้ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ว่าเป็นเพียงกลลวงที่จะทำให้คณิตศาสตร์ทำงานได้ดีขึ้นโดยลบข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับระบบทางกายภาพออกไป นอกจากนี้คุณยังเสี่ยงต่อการทำลายหลักการพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเนื่องจากในบทความด้านล่างนี้ความยาวของพลังค์สามารถถูกพิจารณาว่าเป็นค่าคงที่คงที่โดยไม่ขึ้นกับกรอบอ้างอิงของผู้สังเกตการณ์ในขณะที่ความเร็วแสงเปลี่ยนเป็นความหนาแน่นพลังงานสูงมาก
อย่างไรก็ตามแม้กระทั่ง Large Hadron Collider ก็ไม่ได้คาดหวังที่จะส่งหลักฐานโดยตรงเกี่ยวกับสิ่งที่อาจเกิดขึ้นหรือไม่เกิดขึ้นในระดับพลังค์ - ตอนนี้การทำให้คณิตศาสตร์ดีขึ้นดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ดีที่สุด
อ่านเพิ่มเติม: จางและคณะ อุณหพลศาสตร์แก๊สโฟตอนในความสัมพันธ์แบบทวีคูณเป็นสองเท่า
