Relativitas umum, teori gravitasi Einstein, memberi kita dasar yang berguna untuk pemodelan matematis alam semesta skala besar - sementara teori kuantum memberi kita dasar yang berguna untuk memodelkan fisika partikel sub-atom dan kemungkinan skala kecil, fisika dengan kepadatan energi tinggi dari alam semesta awal - nanodetik setelah Big Bang - yang relativitas umum hanya menjadi model singularitas dan tidak ada lagi yang bisa dikatakan tentang masalah ini.
Teori gravitasi kuantum mungkin memiliki lebih banyak hal untuk dikatakan. Dengan memperluas relativitas umum menjadi struktur terkuantisasi untuk ruang-waktu, mungkin kita bisa menjembatani kesenjangan antara fisika skala kecil dan besar. Misalnya, ada relativitas khusus berlipat ganda.
Dengan relativitas khusus konvensional, dua kerangka acuan inersia yang berbeda dapat mengukur kecepatan objek yang sama secara berbeda. Jadi, jika Anda berada di kereta dan melempar bola tenis ke depan, Anda bisa mengukurnya dengan kecepatan 10 kilometer per jam. Tetapi orang lain yang berdiri di peron stasiun kereta mengawasi kereta Anda lewat dengan kecepatan 60 kilometer per jam, mengukur kecepatan bola pada 60 + 10 - yaitu 70 kilometer per jam. Berikan atau ambil beberapa nanometer per detik, Anda berdua benar.
Namun, seperti yang ditunjukkan Einstein, lakukan percobaan yang sama di mana Anda menyinari sinar obor, alih-alih melempar bola, maju di kereta - baik Anda di kereta maupun orang di platform mengukur kecepatan sinar obor dengan kecepatan cahaya - tanpa tambahan 60 kilometer per jam - dan Anda berdua benar.
Diketahui bahwa untuk orang yang berada di peron, komponen kecepatan (jarak dan waktu) diubah di kereta sehingga jarak dikontrak dan waktu melebar (mis. Jam lebih lambat). Dan dengan matematika transformasi Lorenz, efek ini menjadi lebih jelas semakin cepat daripada kereta berjalan. Juga ternyata massa benda di kereta meningkat juga - meskipun, sebelum ada yang bertanya, kereta tidak bisa berubah menjadi lubang hitam bahkan pada 99,9999 (dll) persen dari kecepatan cahaya.
Sekarang, relativitas khusus ganda, mengusulkan bahwa tidak hanya kecepatan cahaya selalu sama terlepas dari kerangka acuan Anda, tetapi satuan massa dan energi Planck juga selalu sama. Ini berarti bahwa efek relativistik (seperti massa yang muncul untuk meningkat di kereta) tidak terjadi pada skala Planck (yaitu sangat kecil) - walaupun pada skala yang lebih besar, relativitas ganda yang berlipat ganda harus memberikan hasil yang tidak dapat dibedakan dari relativitas khusus konvensional.
Relativitas khusus ganda mungkin juga digeneralisasikan ke arah teori gravitasi kuantum - yang, jika diperluas dari skala Planck, harus memberikan hasil yang tidak dapat dibedakan dari relativitas umum.
Ternyata pada skala Planck e = m, meskipun pada skala makro e = mc2. Dan pada skala Planck, massa Planck adalah 2,17645 × 10-8 kg - diduga massa telur kutu - dan memiliki jari-jari Schwarzschild dengan panjang Planck - yang berarti bahwa jika Anda mengompres massa ini menjadi volume yang sangat kecil, itu akan menjadi lubang hitam yang sangat kecil yang mengandung satu unit energi Planck.
Dengan kata lain, pada skala Planck, gravitasi menjadi kekuatan signifikan dalam fisika kuantum. Meskipun sungguh, semua yang kami katakan adalah bahwa ada satu unit gaya gravitasi Planck antara dua massa Planck ketika dipisahkan oleh panjang Planck - dan omong-omong, panjang Planck adalah jarak yang cahaya bergerak dalam satu unit waktu Planck!
Dan karena satu unit energi Planck (1,22 × 10)19 GeV) dianggap sebagai energi maksimal partikel - menggoda untuk mempertimbangkan bahwa ini mewakili kondisi yang diharapkan dalam zaman Planck, menjadi tahap pertama dari Big Bang.
Semua itu terdengar sangat menggairahkan, tetapi garis pemikiran ini telah dikritik sebagai tipuan untuk membuat matematika bekerja lebih baik, dengan menghilangkan informasi penting tentang sistem fisik yang sedang dipertimbangkan. Anda juga berisiko merusak prinsip-prinsip dasar relativitas konvensional karena, seperti makalah di bawah ini menguraikan, panjang Planck dapat dianggap konstan konstan yang tidak berubah dari kerangka referensi pengamat sementara kecepatan cahaya menjadi variabel pada kepadatan energi yang sangat tinggi.
Meskipun demikian, karena bahkan Large Hadron Collider tidak diharapkan untuk memberikan bukti langsung tentang apa yang mungkin atau mungkin tidak terjadi pada skala Planck - untuk saat ini, membuat matematika bekerja lebih baik tampaknya menjadi cara terbaik ke depan.
Bacaan lebih lanjut: Zhang et al. Termodinamika Gas Foton dalam Relativitas Khusus Ganda.
