Планковские единицы

Планковские величины

Эти величины были обнародованы Планком 18 мая 1899 года. Учёный предложил систему «естественных единиц измерений», которая была основана на четырёх универсальных постоянных:

• Скорость света
• Гравитационная постоянная
• Постоянная Планка
• Постоянная Больцмана

Планковская длина

В Международной системе единиц (СИ) значение такого параметра определено примерно в 1,6 ^. 10^-35 м. В эту естественную единицу вошли фундаментальные константы: скорость света, постоянная Планка, гравитационная постоянная. Наблюдаемая Вселенная имеет приблизительный радиус, равный 4,6 ^.10⁶¹ планковских длин. 

Планковское время

Эта единица имеет размерность времени и состоит из произведения фундаментальных констант. В физическом смысле – это время, необходимое частице, двигающейся со скоростью света, на преодоление планковской длины. Результатом Большого взрыва стало расширение пространства-времени из бесконечно малой точки. По прошествии одной такой единицы времени, гравитационные силы начинают отделяться от всех остальных сил. То время, что прошло после Большого взрыва, определяется в параметре 4,3 ^. 10¹⁷ с, что равно 8 ^.10⁶⁰ планковских времён. На нынешний момент минимальный отрезок времени, доступный наблюдению, составил около аттосекунды, или 10²⁶ величин времени Планка.

Планковская температура

Для современной физической теории невозможна величина температуры выше планковского значения. При параметрах больших энергия частиц увеличивается так сильно, что связывающие их силы сравниваются с остальными взаимодействиями. Такую температуру имела Вселенная в планковское время после Большого взрыва. Значение её непредставимо – 1,41679(11) ^. 10³² К (141 нониллион 679 октиллионов кельвинов).

Планковская масса

Планковская масса — величина минимальной массы чёрной дыры или максимально тяжелой элементарной частицы. Эта величина выделяется из других единиц Планка тем, что масштаб её более понятен. Поскольку значение её 2,176 ^. 10^-8 кг (дли физики элементарных частиц – 2,43 ^. 10¹⁸ ГэВ/с²), она подходит для взвешивания ощутимых объектов. Например, блоха будет иметь массу в пределах от 4000 до 5000 планковских масс. Предложена гипотетическая частица, наделённая подобной массой – максимон. Такие частицы могут обладать электрическим зарядом, а могут оставаться нейтральными. Внутренняя температура их может быть предельно большой, или же они могут оставаться холодными.

Планковский заряд

Эта единица является одной из основных в планковской системе. Она выражается количеством электрического заряда, который определён терминами фундаментальных констант. Значение этой единицы 1,87554 ^. 10^-18 кулон. Этот заряд по модулю превышает заряд электрона примерно в 11,706 раза.

Планковская плотность

За единицу плотности в этой системе принята плотность Вселенной по завершении планковской эпохи после Большого взрыва. Величина этого параметра огромна. Она сопоставима с 10²³ масс Солнца, которые сжали в пространстве до размера ядра атома. Это значение является предельной плотностью для материи.

Планковская эпоха

С именем Планка связаны многие величины и законы. В частности, физическая космология называет его именем эпоху самого раннего периода истории наблюдаемой нами Вселенной. Этот непродолжительный период, по теоретическим предположениям, продолжался в течение планковского времени, имеющего значение от 0 до 10^-43секунд. В эту эпоху – около 13,8 млрд. лет назад – всё вещество Вселенной обладало энергией порядка 10¹⁹ ГэВ и было сосредоточено в одной точке. Радиус этой точки имел значение ~10⁻³⁵ м, плотность ~10⁹⁷ кг/м³, а температура ~10³² К. Поскольку размеры Вселенной были исключительно малы, случилось преобладание квантовых эффектов гравитации над физическими взаимодействиями. Невероятные значения температуры и плотности делали вещество неустойчивым. Произошло нарушение симметрии, что привело к проявлению фундаментальных сил – гравитационное воздействие отделилось от других фундаментальных взаимодействий.

Постоянная Планка

Постоянная (квант действия) считается основной константой квантовой теории. Она является коэффициентом, связывающим количество энергии кванта электромагнитного излучения и его частоту. Это же справедливо для любых линейных колебательных физических систем и их частот. Параметр этой постоянной переопределён в 2011 году, и теперь она имеет значение 6,62606Х ^. 10^-34 Дж^.с. Символ «Х» поставлен вместо одной или нескольких значимых цифр, которые определятся в дальнейшем с большей точностью. Предназначением постоянной Планка является связывание двух систем единиц – квантовой и традиционной.

Планковские чёрные дыры

Этот тип чёрной дыры пока гипотетичен, но если они существуют, минимальная масса их должна быть равна планковской массе. Этот объект соответствует предполагаемому максимону, частице с такой же массой. Вероятно, что эта гипотетическая чёрная дыра – конечный продукт жизни обычной чёрной дыры. Она должна быть стабильна и не иметь излучения Хокинга. Плотность такого объекта будет выражаться значением порядка 10⁹⁴ кг/м³ . Такие масштабы физики станет описывать квантовая гравитация, если учёные смогут разработать надлежащие теории.

На границе XX и XXI веков началась революция перехода метрологии в квантовую стадию. Она не в полном объёме основана на планковской системе, но всё-таки стоит на её фундаменте. Именно планковские единицы являются определяющими для применения современных физических теорий. Вдумываясь в значения планковских величин, невольно пытаешься представить эти невероятные массы и расстояния, плотности и время. Это очень сложно, практически нереально, но желание проникнуть в тайны природы всегда озаряло человеческую мысль…