U fizici čestica i fizičkoj kozmologiji, Plankove jedinice su skup mernih jedinica definisanih isključivo u terminima četiri univerzalne fizičke konstante, na takav način da te fizičke konstante dobijaju brojčanu vrednost 1 kada se izraze u tim jedinicama.
U fizici, tzv. prirodne jednice su merne jedinice bazirane jedino na univerzalnim kontantama. Recimo, prirodna jedinica za brzinu je brzina svetlosti c, a prirodna jedinica za električni naboj je elementarni naboj e(naboj elektrona). Koncept prirodnih jedinica je 1881. predložio irski fizičar G.J. Stoney, primetivši da je električni naboj jedinica izvedena iz dužine, vremena i mase, jedinice koje se danas u njegovu čast nazivaju Stoneyeve jedinice. Međutim, 1899, samo godinu dana pre nego što će obznaniti svoju kvantnu teoriju, nemački genije Max Planck je najavio ono što će se kasnije nazvati Plankovom konstantom.
Plank je razmatrao samo jedinice bazirane na univerzalnim konstantama G, h, c i kB da bi došao do prirodnih jedinica za dužinu, vreme, masu i temperaturu. Njegove definicije se razlikuju od modernih za faktor √2π, jer moderne definicije koriste ℏ [1] umesto h.
Savremene vrednosti Plankovih originalnih mera.
Neke Plankove jedinice, kao što su vreme i dužina, za mnogo redova veličine su prevelike ili premale da bi bile za bilo kakvu praktičnu upotrebu, tako da su Plankove jedinice kao sistem obično relevantne jedino za teorijske fizičare. U nekim slučajevima, Plankove jedinice mogu da predlože ograničenja raspona fizičke veličine u kojem se primjenjuje u današnjoj teoriji fizike. Naprimer, naše razumevanje Velikog praska ne proteže se na Plankovu epohu, tj. kada je svemir bio star manje od jedinice Plankovog vremena. Opisivanje svemira za vreme Plankove epohe zahteva teoriju kvantne gravitacije koja bi uključila kvantne efekte u opštu relativnost. Nažalost, takva teorija još ne postoji, a kako stvari stoje i neće skoro... ako će ikad.
Nekoliko veličina nije 'ekstremno' po veličini, kao što je recimo Plankova masa, koja iznosi oko 22 mikrograma: vrlo je velika u poređenju sa subatomskim česticama, a opet je unutar težinskih okvira živih organizama. Nagađa se da bi to mogla biti približna donja granica na kojoj bi crna rupa mogla da nastane kolapsom. Slično, slične jedinice za energiju i momenat nalaze se u rasponu nekih svakodnevnih fenomena.
U kosmologiji Velikog praska, Plankova epoha ili Plankova era predstavlja najraniju faza Velikog praska, pre nego što je proteklo vreme koje mi označavamo kao Plankovo vreme, tP, ili otprilike 10−43sekunde. Trenutno ne postoji fizička teorija koja bi opisala tako kratko vreme i nije jasno u kojem smislu je koncept vremena bitan za vrednosti manje od Plankovog vremena. Uopšteno se pretpostavlja da kvantni učinci gravitacije dominiraju fizičkim interakcijama u ovoj vremenskoj skali. U ovoj skali, pretpostavlja se da je ujedinjena sila Standardnog modela bila sjedinjena s gravitacijom. Nezamislivo vrelo i gusto, stanje Plankove epohe nasledila je epoha Velikog ujedinjenja, gde se gravitacija odvojila od objedinjene sile Standardnog modela, a zatim je sledila epoha inflacije, koja se okončala nakon otprilike 10−32 sekunde (odn. oko 1010 tP).
Svojstva vidljivog kosmosa danas izražena u Planckovim jedinicama:
|
Svojstva današnjag vidljivog kosmosa
|
Približno Plankovih jedinica
|
Ekvivalent
|
|
8,08 × 1060 tP
|
4,35 × 1017 s, ili 13,8 × 109 godina
|
|
|
5,4 × 1061 lP
|
8,7 × 1026 m, ili 9,2 × 1010 svetlosnih godina
|
|
|
oko 1060 mP
|
3 × 1052 kg, ili 1,5 × 1022 solare mase (računajući samo zvezde)
1080 protona (poznato i kao Edingtonov broj) |
|
|
1,8 × 10−123 mP⋅lP−3
|
9,9 × 10−27 kg⋅m−3
|
|
|
1,9 × 10−32 TP
|
2,725 K
temperatura kosmičkog pozadinskog zračenja |
|
|
2,88 × 10−122 lP −2
|
1,1 × 10−52 m−2
|
|
|
1,18 × 10−61 tP −1
|
2,2 × 10−18 s−1 ili 67,8 (km/s)/Mpc
|
Plankovo vrijeme tP je vreme potrebno da svetlost prevali udaljenost od 1 Plankove dužine u vakuumu, što je vremenski interval od približno 5,39×10−44 sekunde. Svi naučni eksperimenti i ljudska iskustva događaju se u vremenskim okvirima koji su mnogo redova veličine duži od Plankovog vremena, čineći sve događaje koji se dešavaju u Plankovoj skali neuočljivim sa trenutnom naučnom tehnologijom. Od oktobra 2020, najmanja neodređenost vremenskog intervala u direktnom merenjima bila je reda veličine 247 zeptosekundi (2,47×10−19s).
Iako trenutno ne postoji poznati način merenja vremenskih intervala u skali Plankovog vremena, istraživači su 2020. godine predložili teoretski aparat i eksperiment na koji bi, ako se ikada realizuje, mogli da utiču efekti vremena od samo 10−33 sekundi, čime se uspostavlja gornja uočljiva granica za kvantizaciju vremena koje je otprilike 20 milijardi puta duže od Plankovog vremena.
[1] Redukovana Plankova konstanta se zove h-bar (ℏ), gde je ℏ jednako h podeljeno sa 2π, i prikazuje ugaoni momenat.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
