アインシュタインの重力理論である一般相対性理論は、大規模宇宙を数学的にモデル化するための有用な基礎を提供します。一方、量子理論は、サブ原子粒子物理学および可能性のある小規模で高エネルギー密度の物理学をモデル化するための有用な基礎を提供します。初期宇宙–ビッグバンから数ナノ秒後–一般相対性理論は特異点としてモデル化するだけであり、問題について他に何も言うことはありません。
量子重力理論はもっと多くのことを言うかもしれません。一般相対性理論を時空の量子化構造に拡張することにより、小規模と大規模の物理学の間のギャップを埋めることができるでしょう。たとえば、二重の特別な相対性があります。
従来の特殊相対性理論では、2つの異なる慣性座標系が同じオブジェクトの速度を異なる方法で測定する場合があります。したがって、電車に乗っていて、テニスボールを前方に投げると、時速10キロで移動していることを測定できます。しかし、電車の駅のホームに立っていて、列車が時速60キロで通り過ぎるのを見ている人は、ボールの速度を60 + 10、つまり時速70キロと測定しています。 1秒あたり数ナノメートルを与えるか、取ります。どちらも正しいです。
ただし、アインシュタインが指摘したように、電車の中でボールを投げるのではなく、トーチビームを照射するのと同じ実験を行ってください。電車に乗っている人も、ホームにいる人も、トーチビームの速度を光の速度として測定します。 –時速60キロの追加なし–そして、あなたはどちらも正しいです。
プラットフォームにいる人の場合、速度のコンポーネント（距離と時間）が列車で変更されるため、距離が短縮され、時間の拡張（つまり、遅いクロック）が行われます。そして、ローレンツ変換の数学により、これらの効果は、列車が行くよりも速くより明白になります。また、列車の物体の質量も増加します。ただし、誰もが尋ねるように、列車は光速の99.9999％などでもブラックホールに変身することはできません。
さて、二重の特別な相対論は、あなたの参照のフレームに関係なく光の速度が常に同じであるだけでなく、質量とエネルギーのプランクの単位も常に同じであると提案しています。これは、相対論的効果（電車の中で質量が増加するように見える）がPlanck（つまり、非常に小さい）スケールでは発生しないことを意味します。スケールが大きい場合でも、二重の特殊相対論は、従来の特殊相対論と区別できない結果をもたらすはずです。
二重の特別な相対性理論も量子重力の理論に向けて一般化される可能性があります。これは、プランクスケールから拡張すると、一般相対性理論と区別できない結果をもたらすはずです。
Planckスケールではe = mですが、マクロスケールではe = mc2。そして、プランクスケールでは、プランクの質量は2.17645×10です。-8 kg-おそらくノミの卵の質量-であり、プランクの長さのシュヴァルツシルト半径を持っています-つまり、この質量を非常に小さな体積に圧縮すると、1つのプランクユニットのエネルギーを含む非常に小さなブラックホールになります。
言い換えると、プランクスケールでは、重力が量子物理学の重要な力になります。実際には、プランクの長さで区切られている場合、2つのプランクの質量の間に重力の1つのプランク単位が存在するということですが、プランクの長さは、光がプランク時間の1単位内で移動する距離です。
そして、Planckの1単位のエネルギー（1.22×1019 GeV）は粒子の最大エネルギーと見なされます。これは、ビッグバンの非常に最初の段階であるプランクエポックで予想される状態を表していると考えるのは魅力的です。
それはすべてひどくエキサイティングに聞こえますが、この考え方は、検討中の物理システムに関する重要な情報を削除することによって、数学をよりよく機能させるためのトリックであると批判されています。以下の論文で概説しているように、プランクの長さは観測者の基準系とは無関係に不変の定数と見なすことができ、光の速度が非常に高いエネルギー密度で変化するようになるため、従来の相対論の基本原理を損なうリスクもあります。
それでも、ラージハドロンコライダーでさえ、プランクスケールで何が起きるか、何が起きないかについての直接的な証拠を提供することは期待されていないため、現時点では、数学の作業を改善することが最善の方法であると思われます。
参考文献： 張ら。二重特別相対論における光子ガス熱力学。
