Világképem - Planck-időszak

Rieth József: Világom - Anyagvilág - Háttérismeret

(<<< (Tartalomjegyzék) <<< Világképem <<<) Planck-időszak <<< Planck-korszak > Inflálódás >>> Kvark időszak

Planck- -korszak, - -idő, - -hossz, - -tömeg, - -hőmérséklet, -állandó, -egyébb értékek

Planck-korszak

A Planck skáláról elnevezett Planck-korszak az Univerzum történetének legkorábbi időszaka, nullától 10⁻⁴³ másodpercig (egy Planck-idő) terjed, ami alatt mind a négy alapvető kölcsönhatás egyesítve volt, és nem léteztek az általunk ismert elemi részecskék.

Ennek megfelelően a Világegyetem történetét nem nullától, hanem egy Planck-időtől kell mérni. Mivel az Univerzum kezdeti mérete ennél a Planck-hossz átmérőnél kezdődik, ezért értelmetlen szingularitásról, azaz végtelen sűrűségről beszélni. 2010-ig még nincs elfogadott egyesített elmélete a kvantummechanikának és a relativisztikus gravitációnak.

Planck- -korszak, - -idő, - -hossz, - -tömeg, - -hőmérséklet, -állandó, -egyébb értékek

Planck-idő

A Planck-idő az idő természetes egysége, ennél rövidebb időtartam alatt nincs értelme összehasonlítani az Univerzum két egymást követő állapotát. Értéke: kb. 5,39124(27)·10^-44 másodperc. Egy fotonnak ennyi időre van szüksége, hogy fénysebességgel megtegyen egy Planck-hossznyi távolságot, azaz mintegy 1,616 × 10⁻³⁵ métert. A kvantummechanika szerint értelmetlen a Planck-időnél rövidebb időtartamról beszélni. Ennek megfelelően a Világegyetem történetét nem nullától, hanem egy Planck-időtől kell mérni. Az Univerzum becsült élettartama (4,3·10¹⁷ s) nagyjából 8·10⁶⁰-szorosa a Planck-időnek.

Planck- -korszak, - -idő, - -hossz, - -tömeg, - -hőmérséklet, -állandó, -egyébb értékek

Planck-hossz

Elvben a Planck-hossz abszolút korlát a téridő értelmes geometriai leírására. Ez a legkisebb távolság két pont között, amikor a pontok még megkülönböztethetők egymástól. Ezen túl a téridő távolságok nem definiálhatók jól a kvantummechanikai határozatlansági reláció miatt. Ugyancsak, ha Planck-tömegnyi anyagot ilyen kis távolságra préselnénk össze, az egész téridő „szétesne”. A kvantummechanika szerint értelmetlen a Planck-hossznál rövidebb távolságról beszélni.

Hosszúság nem mérhető kisebb hibával, mint a Planck-hossz, még elvileg sem, tehát bizonyos értelemben ez a létező legkisebb hosszúság. Ezt az egységet Max Planck használta először, aki kifejlesztett egy természetes egységeken – az univerzális fizikai állandókon – nyugvó mértékegységrendszert. A Planck-hossz skáláján a gravitáció kvantummechanikai effektusokat kezd mutatni, ami csak egy új, még kidolgozandó elmélet, a kvantumgravitáció alapján lesz magyarázható. Egy \pi faktort elhanyagolva a Planck-tömeg az a tömeg, aminek a Schwarzschild sugara és Compton-hullámhossza ugyanaz a távolság. Ez a távolság a Planck-hossz, ami: kb 1,616252 (81).10^-35 méter. Közönséges mértékegységekkel a Planck-hossz 10⁻³³ centiméter. A megfigyelhető Univerzum becsült sugara (7,4·10²⁶ m) a Planck-hossz 1,2·10⁶²-szerese. Egy \pi faktort elhanyagolva a Planck-tömeg durván egy olyan fekete lyuk tömege, aminek Schwarzschild-sugara egyenlő a Compton-hullámhosszával. Egy ilyen fekete lyuk sugara nagyjából a Planck-hossz.

Ennek a jelentését egy gondolatkísérlettel szemléltethetjük. Tegyük fel, hogy a feladat egy objektum helyzetének mérése a róla visszaverődő fény segítségével. Nagy pontosságú méréshez nagy energiájú, rövid hullámhosszú fény szükséges. Ha az energiája elég nagy ahhoz, hogy pontosabban mérjen, mint a Planck-hossz, akkor elvben egy fekete lyukat képeznének, amikor ütköznek az objektummal. A fekete lyuk lenyelné a fotont, és lehetetlenné tenné a mérést. Egyszerű, dimenzióanalízist alkalmazó számítás azt mutatja, hogy ez a probléma megjelenik, ha az objektum méretét a Planck-hossznál pontosabban akarjuk mérni.

Jegyezzük meg, hogy ezt a gondolatkísérletet mind az általános relativitáselméletet, mind a kvantumelméletet használja (nevezetesen a határozatlansági elvet). Együtt ezek az elméletek azt állítják, hogy lehetetlen a hosszúságot a Planck-hossznál pontosabban mérni. Azaz eszerint bármely kvantumgravitáció-elméletben, ami a két nevezett kiinduló elméletet kombinálja, a tér és idő hagyományos fogalma megszűnik értelmesnek lenni a Planck-hossznál rövidebb távolságon és a Planck-időnél rövidebb időintervallumban. Ezért az energia kvantálása a fizika jelenlegi állása szerint arra vezet, hogy a tér és az idő is kvantált (diszkrét, vagy „szemcsés”, ha úgy tetszik) és nem folytonos.

Planck- -korszak, - -idő, - -hossz, - -tömeg, - -hőmérséklet, -állandó, -egyébb értékek

Planck-tömeg

A Planck-tömeg a 2,17644·10⁻⁸ kg ± 0,00011·10⁻⁸ kg. A részecskefizika és a kozmológia gyakran használja a redukált Planck-tömeget: ≈ 4,340 µg. A Planck-tömeg nagyjából felfogható az ember számára, mivel egy emberi bolha tömege durván 4-5000 mP. A Planck-tömeg egy olyan fekete lyuk tömege, aminek Schwarzschild-sugara szorozva π-vel a Compton-hullámhossz. Egy ilyen fekete lyuk sugara kb. a Planck-hossz, aminél a feltételezés szerint az általános relativitáselmélet és a kvantumelmélet együtt válnak fontossá.

Planck- -korszak, - -idő, - -hossz, - -tömeg, - -hőmérséklet, -állandó, -egyébb értékek

A Planck-hőmérsékletnél „forróbb” dologról nem sok értelme van beszélni, ezen a hőmérsékleten párolognak el elméletileg a fekete lyukak, és erről a hőmérsékletről „kezdett” az Univerzum hűlni, a jelenlegi kozmológia szerint. Nehéz elképzelni bármi forróbbat, mint az ősrobbanás = 1,416785(71)·10³² K.

Planck- -korszak, - -idő, - -hossz, - -tömeg, - -hőmérséklet, -állandó, -egyébb értékek

Planck-állandó

A Planck-állandó a kvantummechanika egyik alapvető állandója. Max Planckról, a kvantummechanikában nagy szerepet játszó fizikusról nevezték el. Értéke: h=6,62606957(29).10^-34 J.s vagy =4,135667516(91) eV .fs.

Sok esetben kényelmesebben használható a redukált Planck-állandó, vagy másik nevén Dirac-állandó:

ħ=1,054571726(47).10^-34 J.s vagy =0,658211928(15) eV.fs. Kiejtése: h-vonás.

Planck- -korszak, - -idő, - -hossz, - -tömeg, - -hőmérséklet, -állandó, -egyébb értékek

Egyéb Planck-értékek

A Planck-töltés értéke SI-egységekben: 1,8755459·10^-18 C.

A Planck-energia kb. 1,956·10⁹ J, vagy kb. 1,22·10¹⁹ GeV, vagy kb. 0,5433 MWh. A Planck-energia – az energia-tömeg ekvivalencia értelmében – ekvivalens a Planck-tömeggel, ami kb. egy kis bolha tömege. A Planck-energia kb. egy átlagszemély 12 heti elektromos fogyasztása, vagy egy átlagamerikai 2 heti fogyasztása (2001-es adatok). Az Ó-Istenem részecske, amit 1991-ben figyeltek meg 50 J energiával, kb. 25 milliárdod része a Planck-energiának.

Bár a Planck-energia makroszkopikus mennyiségű energia, mégis fontos mennyiségnek gondolják a részecskefizikában, amint a gravitációt is figyelembe vesszük. A Planck-energia nemcsak az az energia, ami a Planck-hossz szondázásához kell, hanem valószínűleg a maximális energia is, ami abba a méretbe belefér – és ami valószínűleg azonnal összeomlik egy fekete lyukká. Részecskefizikusok és kozmológusok gyakran használják a redukált Planck-energiát, ami ≈ 0,390·10⁹ J ≈ 2,43·10¹⁸ GeV.

A Planck-impulzus ≈ 6,52485 kg·m/s. A Planck-impulzus nagysága – a Planck-energiáéhoz hasonlóan – emberi léptékű, egy könnyű táskával gyalogló ember táskájának impulzusa ebbe a nagyságrendbe esik.

A Planck-erő = 1,210(27)10⁴⁴ N.

A Planck-teljesítmény a Planck-energia és a Planck-idő hányadosa, értéke kb. 3,62831·10⁵² W. Ez hatalmas teljesítmény: a megfigyelt legfényesebb jelenségek, a gamma-kitörések teljesítménye is csak mintegy 1·10⁴⁵ W, azaz a Planck-teljeítmény tízmilliomod része.

A Planck-sűrűség ≈ 5,1·10⁹⁶ kg/m3.

A Planck-nyomás kb. 4,63309·10¹¹³ Pa.

A Planck-részecske egy hipotetikus szubatomi részecske, amelynek tulajdonságait a Planck-egységekből vezethetjük le. Ez egy olyan kis fekete lyuk, amelynek a Compton-hullámhossza ugyanakkora, mint a Schwarzschild-sugara és amelyek definíció szerint a Planck-hosszal egyeznek meg. Tömege így definíció szerint a Planck-tömeg.

Háttérismeret és irodalom:

Abszorpció, Alfasugárzás, Állapotfüggvény, Antirészecske,

Carnot-körfolyamat, Centrifugális erő,

Dirac egyenlet,

EPR_paradoxon, Erőtér, Éter-elmélet,

Fejlődésképünk, Fenntartható fejlődés, Fényelnyelő gyűrű, Fény kettős természete, Fizika és_kvantumelmélet,

Fizika ellentmondásai, Fizikai folyamatok, Folyadék, Fúzió,

Gázfelhők ősanyagból, Gerjesztés, Görbe Alex gondolatai,

Hőmozgás, Hősugárzás,

Idődilatáció, Inflálódás, Ionizáció, Izospin,

Klasszikus mechanika, Koppenhágai Interpretáció, Kvantumfizika és_tudat, Kvantum térelmélet,

Lapos térgeometria,