Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Планковская длина и планковское время: хранители тайн Вселенной
За последние 100 лет физики построили точные и действенные теории о Вселенной — от самого маленького до самого большого. Однако есть масштабы, на которых все эти теории не работают и которые хранят самые большие тайны о законах природы.
Мы привыкли жить в мире крупных, макроскопических вещей. Все, с чем сталкивается обычный человек в течение дня — от чашки кофе с утра до огромного огненного шара в небе под названием Солнце, — вещи, которые мы можем либо видеть, либо осязать. Однако еще в Древней Греции философы, в частности Демокрит и его учитель Левкипп, предположили, что все состоит из мельчайших неделимых частиц — атомов (в переводе с греческого буквально означает «неделимый»).
Со временем был открыт атом, а затем и его свойство, что он вовсе не неделимый, а состоит из ядра и вращающегося вокруг него электрона. Затем выяснилось, что и ядро состоит из протонов и нейтронов. Еще позже были открыты кварки, из которых состоят протоны и нейтроны атомных ядер. Эти миниатюрные частицы называют элементарными. Помимо кварков, среди элементарных частиц есть уже упомянутые электроны, бозоны, нейтрино и фотоны. Все они считаются теми самыми древнегреческими «атомами» — неделимыми.
В 1899 году (в некоторых источниках — в 1900-м) немецкий физик и по совместительству основоположник квантовой теории Макс Планк предложил особую меру измерения — планковские единицы. Это единицы, предназначенные для упрощения определенных алгебраических выражений, присутствующих в теоретической физике, в частности в квантовой механике. В число их входят такие фундаментальные единицы, как планковская масса, планковская температура, планковская длина и планковское время. В этом материале мы рассмотрим планковскую длину и планковское время и попробуем сделать это наиболее понятным способом, без сложных математических выкладок (хотя некоторые формулы нам понадобятся).
Как вы уже знаете, физика занимается изучением не только огромных космических структур вроде галактик и туманностей, но и невероятно маленькими явлениями на атомном и субатомном масштабах. Однако существует еще одна реальность в масштабах, которые намного меньше того, что науке удалось изучать. На этом уровне есть величина, настолько сильно выходящая за рамки традиционного понимания «маленького», что ее тяжело представить. Это планковская длина — она в 1020 раз меньше диаметра ядра атома водорода. Предполагается (или, точнее сказать, подозревается), что именно на этом уровне формируется «пена» пространства-времени. Чтобы осознать, о какой величине идет речь, можно заглянуть в анимацию «Масштаб Вселенной» по этой ссылке.
И все же о каких размерах идет речь? Планковская длина составляет всего 1,616 х 10-35 метра. Вычислить ее можно при помощи уравнения, включающего в себя целых три фундаментальные константы — постоянную Планка (6,6261 х 10-34), скорость света в вакууме (2,29979 х 108 м/с) и гравитационную постоянную (6,6738 х 10-11):
lP = √ħG/c3
Впервые Макс Планк пришел к этой примечательной единице после работы над излучением черного тела и квантовой механики. Вероятно, вы слышали, что это самая малая возможная длина.
Тут, как и в случае с древнегреческой концепцией атома, можно сказать: «Конечно, если у меня есть некая длина и я разделяю ее пополам, а затем повторяю это снова и снова, я буду получать все меньшие и меньшие значения». Однако мы говорим о масштабах, на которых физика уже не способна делать то же, что и математика. Один из самых ярких примеров таких невозможностей — движение со сверхсветовой скоростью. То есть на бумаге вы можете применить к массе силу и ускорить ее до скорости света и выше, но нам известно, что в природе это попросту физически невозможно, поскольку масса объекта (а значит, и энергия, необходимая для его ускорения) возрастает бесконечно. Получается, мы не способны осуществить в реальности все, что можем сделать на бумаге.
Итак, каким образом такая малая величина вписывается в физику? Если две частицы разделены планковской длиной или еще меньшим расстоянием, то невозможно определить позиции каждой из них. Более того, любые эффекты квантовой гравитации на этом масштабе (если они вообще есть) неизвестны науке, так как там само пространство не определено должным образом. В некотором смысле можно сказать: даже если бы мы разработали методы измерений, способные «заглянуть» в эти масштабы, мы никогда не смогли бы измерить что-либо меньшее, вне зависимости от дальнейшего совершенствования наших методов и оборудования.
Согласно стандартной космологической модели Вселенная родилась в результате Большого взрыва, начавшегося в бесконечно плотной точке. Особенно интересно то, что физики и космологи не имеют ни малейшего понятия, какие законы физики господствовали во Вселенной, прежде чем она превысила по своим размерам планковскую длину, так как еще нет подтвержденной теории квантовой гравитации. Тем не менее эта единица оказалась полезной во множестве разных уравнений, которые помогли вычислить и исследовать некоторые из самых главных тайн Вселенной.
Например, планковская длина — ключевой компонент в уравнении Бекенштейна и Хокинга для расчета энтропии черной дыры. Струнные теоретики считают, что именно на этом масштабе существуют «вибрирующие» струны, из которых состоят элементарные частицы Стандартной модели. Вне зависимости от того, верна теория струн или нет, с уверенностью можно сказать одно: в поиске объединенной теории всего понимание планковской длины и связанной с ней физики сыграет ключевую роль.
А что насчет планковского времени? Если в двух словах, то планковское время — это время, за которое свет в вакууме проходит планковскую длину. Следовательно, эти две величины связаны между собой. Любопытно, что для вычисления планковского времени необходимы постоянная Планка, гравитационная постоянная и скорость света в вакууме. Точное значение планковского времени — 5,391 х 10-44 секунд, а вычисляется оно по формуле:
tP = √ħG/c5
Планковское время также называют квантом времени — самым малым значением времени, имеющим какое-то фактическое значение. Меньшие значения времени не имеют никакого смысла. Возвращаясь к теоретическим гипотезам, струнные теоретики предполагают, что струны размером в планковскую длину вибрируют с периодичностью, соответствующей планковскому времени. В 2003 году при анализе снимков Deep Field с телескопа «Хаббл» некоторые ученые высказали предположения, что если бы на планковском масштабе присутствовали флуктуации пространства-времени, то изображения очень далеких объектов были бы размытыми. Снимки «Хаббла», как они утверждали, были слишком точными, что, по мнению специалистов, ставило под сомнение концепцию планковских масштабов. Другие представители научного сообщества не согласились с этим предположением, отметив, что такие флуктуации были бы слишком малы, чтобы их можно было наблюдать. Кроме того, было высказано предположение, что ожидаемая размытость была устранена большими размерами объектов на снимках.
Итак, планковская длина и связанное с ней планковское время определяют масштабы, на которых современные физические теории перестают работать. Вся геометрия пространства-времени, предсказанная Общей теорией относительности, перестает иметь всякий смысл. Эти масштабы хранят еще неоткрытую теорию, объединяющую Общую теорию относительности и квантовую механику, которая сможет наиболее полно описать законы физики. В сущности говоря, именно по этой причине современные описания развития Вселенной начинаются только спустя 5,391 х 10-44 секунд после Большого взрыва, когда Вселенная была размером 1,616 х 10-35 метров.
Глобальные изменения климата сказываются как на природе, так и на населении Земли. Среди последствий потепления — волны жары и увеличение числа жарких дней, которые напрямую влияют на здоровье людей и повседневную жизнь. Российские ученые из Высшей школы экономики и Института географии РАН спрогнозировали, как летний зной будет влиять на жителей России в ближайшие десятилетия. Они назвали регионы РФ, которые могут пострадать от жары сильнее всего, и выявили ведущие факторы таких изменений.
Рассмотрев опыт ферм по выращиванию крупных питонов в Азии, ученые пришли к выводу, что это один из эффективных, но в то же время наименее вредных для экологии видов животноводства. По мнению исследователей, людям стоит всерьез задуматься о его внедрении в массовых масштабах.
Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.
Глобальные изменения климата сказываются как на природе, так и на населении Земли. Среди последствий потепления — волны жары и увеличение числа жарких дней, которые напрямую влияют на здоровье людей и повседневную жизнь. Российские ученые из Высшей школы экономики и Института географии РАН спрогнозировали, как летний зной будет влиять на жителей России в ближайшие десятилетия. Они назвали регионы РФ, которые могут пострадать от жары сильнее всего, и выявили ведущие факторы таких изменений.
Рассмотрев опыт ферм по выращиванию крупных питонов в Азии, ученые пришли к выводу, что это один из эффективных, но в то же время наименее вредных для экологии видов животноводства. По мнению исследователей, людям стоит всерьез задуматься о его внедрении в массовых масштабах.
Субтитры в видео на иностранном языке помогают понимать речь на слух, а не отвлекают, вопреки распространенному мнению. Таковы результаты исследования, которое провели специалисты из США.
Американская компания Stratolaunch сообщила об успешном завершении летных испытаний прототипа гиперзвукового аппарата Talon-A, оснащенного ракетным двигателем. Во время беспилотного полета планер развил сверхзвуковую скорость.
Древние переселенцы из Анатолии не только устроили геноцид в Скандинавии, но и одарили выживших новыми болезнями.
В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.
А при чём тут салат?К слову пришлось. Лет семь назад зашел на позабытый "голос Америки" попал на передачу: о ужасных советских традициях, как правильно праздновать Новый год, насколько надоел салат Оливье и как хороша индейка. А сейчас на Украине каждый декабрь проходит под лозунгом "нет оливье". Пропаганда в действии
Кстати, каково правильное название этого салата и чем именно он отличается от салата оливье?Не вникал в тонкости, но говорят оригинал не так хорош и популярен
Лет семь назад зашел на позабытый "голос Америки"Это чем же и до какой степени надо упороться, чтобы перепутать "Голос Америки" с инфопомойкой для малолетних представителей известной пол.ориентации, якобы запрещённой в РФ? Тезисы про салат "Оливье", ужасную обёрточную бумагу и тому подобное, из-за чего якобы диссиденты возненавидели СССР, года три-четыре назад были наваляны именно там.
А сейчас на УкраинеВот казалось, ну тут-то причём Украина? Но юные патрячки, храбро прячущиеся от ч.мобилизации даже строча свои "комментарии" под статьёй о планковской длине и планковском времени наберут полный рот своих традиционных духовных "ценностей" и поплюют ими в сторону страны, которую им приказано ненавидеть.
Пропаганда в действииВы опять исключительно точно описали содержимое своих "комментариев".
строча свои "комментарии" под статьёй о планковской длина и планковском времениСледует обратить внимание что в равной мере это относится и к Вам.
перепутать "Голос Америки" с инфопомойкой для малолетнихВаш жизненный опыт мне неизвестен, у меня свой
в равной мере это относится и к ВамКогда я занимался вашим "делом" — поплёвыванием в сторону Украины?
Ваш жизненный опыт мне неизвестен, у меня свойИ у меня этого опыта побольше, чем у вас. Так что я без труда могу отличить содержимое инфопомойки для малолетних представителей известной пол.ориентации, якобы запрещённой в РФ, от статей на сайте "Голоса Америки".
до Украины и "Голоса Америки" дела нет, могу поплевывать, могу не поплевыватьПоэтому вы не можете не поплёвывать в их сторону вторичным продуктом? Совестливо и неполживо! Так победите!
ваша ревностная тяга облагораживать самый коррумпированный режим ЕвропыСущёствующая исключительно в вашем живёхоньком воображеньице, подогретом духовной "пищей" с инфопомоек.
Я бы сказал это стало уже условным рефлексом.Самокритичненько.
скрин ниже размещаюГде мой вопрос про "причём тут салат" вызвал у вас рефлекторное поплёвывание вашими духовными "ценностями" в сторону Украины и "Голоса Америки", до кучи.
112" style="height: auto;">Сама придумала, сама обиделась(С)И сама про себя написала.
А при чём тут салат?К слову пришлось. Лет семь назад зашел на позабытый "голос Америки" попал на передачу: о ужасных советских традициях, как правильно праздновать Новый год, насколько надоел салат Оливье и как хороша индейка. А сейчас на Украине каждый декабрь проходит под лозунгом "нет оливье". Пропаганда в действии
Кстати, каково правильное название этого салата и чем именно он отличается от салата оливье?Не вникал в тонкости, но говорят оригинал не так хорош и популярен
Лет семь назад зашел на позабытый "голос Америки"Это чем же и до какой степени надо упороться, чтобы перепутать "Голос Америки" с инфопомойкой для малолетних представителей известной пол.ориентации, якобы запрещённой в РФ? Тезисы про салат "Оливье", ужасную обёрточную бумагу и тому подобное, из-за чего якобы диссиденты возненавидели СССР, года три-четыре назад были наваляны именно там.
А сейчас на УкраинеВот казалось, ну тут-то причём Украина? Но юные патрячки, храбро прячущиеся от ч.мобилизации даже строча свои "комментарии" под статьёй о планковской длине и планковском времени наберут полный рот своих традиционных духовных "ценностей" и поплюют ими в сторону страны, которую им приказано ненавидеть.
Пропаганда в действииВы опять исключительно точно описали содержимое своих "комментариев".
строча свои "комментарии" под статьёй о планковской длина и планковском времениСледует обратить внимание что в равной мере это относится и к Вам.
перепутать "Голос Америки" с инфопомойкой для малолетнихВаш жизненный опыт мне неизвестен, у меня свой
в равной мере это относится и к ВамКогда я занимался вашим "делом" — поплёвыванием в сторону Украины?
Ваш жизненный опыт мне неизвестен, у меня свойИ у меня этого опыта побольше, чем у вас. Так что я без труда могу отличить содержимое инфопомойки для малолетних представителей известной пол.ориентации, якобы запрещённой в РФ, от статей на сайте "Голоса Америки".
до Украины и "Голоса Америки" дела нет, могу поплевывать, могу не поплевыватьПоэтому вы не можете не поплёвывать в их сторону вторичным продуктом? Совестливо и неполживо! Так победите!
ваша ревностная тяга облагораживать самый коррумпированный режим ЕвропыСущёствующая исключительно в вашем живёхоньком воображеньице, подогретом духовной "пищей" с инфопомоек.
Я бы сказал это стало уже условным рефлексом.Самокритичненько.
скрин ниже размещаюГде мой вопрос про "причём тут салат" вызвал у вас рефлекторное поплёвывание вашими духовными "ценностями" в сторону Украины и "Голоса Америки", до кучи.
112" style="height: auto;">Сама придумала, сама обиделась(С)И сама про себя написала.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
ПонятноИз-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
ПонятноНаши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
ПонятноМы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
ПонятноМы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Комментарии