Vés al contingut

Temps de Planck

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Infotaula d'unitatTemps de Planck
Tipusconstant física, unitat de temps i unitats de Planck Modifica el valor a Wikidata
Sistema d'unitatsunitats de Planck Modifica el valor a Wikidata
Unitat dedurada Modifica el valor a Wikidata
EpònimMax Planck Modifica el valor a Wikidata
Conversions d'unitats
A unitats del SI0 s Modifica el valor a Wikidata

El temps de Planck (tP) és l'interval de temps més curt que té significat físic, i qualsevol interval de temps inferior per definició és refratari a qualsevol descripció coronològica.[1] En cosmologia, representa el temps després del big-bang més enllà del qual s'han de tenir en compte els efectes quàntics de la gravetat. En aquest sentit, no hi ha cap teoria física que pugui descriure escles temporals més curtes que el temps de Planck, com ara els primers esdeveniments després del big-bang.[2] S'ha conjecturat que no cal que l'estructura del temps sigui contínua en intervals comparables al temps de Planck.[3] Rep el nom del físic Max Planck.

Es pot determinar en funció d'altres constants de la naturalesa:[4][5]

5,391 × 10−44 segons

en què ћ és la constant de Planck reduïda, G és la constant de la gravitació universal i c és la velocitat de la llum en el buit.

El temps de Planck és el temps que trigaria un fotó a travessar una distància igual a la longitud de Planck en el buit, i representa la mínima quantització del temps. L'edat estimada de l'Univers (4,3 × 1017 s) és aproximadament 8 × 1060 tP. Segons la teoria de la xarxa d'espín, l'espaitemps està quantitzat i no hi pot haver una longitud menor que la longitud de Planck.[6]

Història i definició

[modifica]

El concepte d'unitats naturals va ser introduït l'any 1874, quan George Johnstone Stoney, observant que la càrrega elèctrica està quantitzada, va derivar unitats de longitud, temps i massa, ara anomenades unitats Stoney en el seu honor.[7][8] Stoney va triar les seves unitats per tal que G, c, i la càrrega de l'electró e fossin numèricament iguals a 1.[9] L'any 1899, un any abans del naixement de la teoria quàntica, Max Planck va introduir el que més tard es coneixeria com la constant de Planck.[10][11] Al final de l'article, va proposar les unitats bàsiques que més tard van ser anomenades en el seu honor. Les unitats de Planck es basen en el que es coneix habitualment com la constant de Planck, que va aparèixer en l'aproximació de Wien per a la radiació del cos negre.[12] Planck va destacar la universalitat del nou sistema d'unitats:

« alemany ... die Möglichkeit gegeben ist, Einheiten für Länge, Masse, Zeit und Temperatur aufzustellen, welche, unabhängig von speciellen Körpern oder Substanzen, ihre Bedeutung für alle Zeiten und für alle, auch außerirdische und außermenschliche Culturen notwendig behalten behalten und welche daher als "natürliche Maßeinheiten" bezeichnet werden können català ...és possible establir unitats per a la longitud, la massa, el temps i la temperatura, que són independents de cossos o substàncies especials, conservant necessàriament el seu significat per a tots els temps i per a totes les civilitzacions, incloses les extraterrestres i les no humanes, que poden denominar-se "unitats de mesura naturals". »
— Max Planck

Planck va considerar únicament les unitats basades en les constants universals , , i per arribar a les unitats naturals de longitud, temps, massa i temperatura.[11] Les seves definicions difereixen de les modernes en un factor de , perquè les definicions modernes utilitzen en lloc de .[10][11]

Taula 1: Valors moderns per a l'elecció original de Planck de quantitats
Nom Dimensió Expressió Valor (unitats del SI)
Longitud de Planck longitud (L) 1.616255(18)×10−35 m
Massa de Planck massa (M) 2.176434(24)×10−8 kg
Temps de Planck temps (T) 5.391247(60)×10−44 s
Temperatura de Planck temperatura (Θ) 1.416784(16)×10³² K

A diferència del que passa amb el Sistema Internacional d'Unitats, no existeix una entitat oficial que estableixi una definició de sistema d'unitats de Planck. Alguns autors defineixen com a unitats base de Planck les de massa, longitud i temps, considerant redundant una unitat addicional per a la temperatura.( Per exemple, tant Frank Wilczek com Barton Zwiebach ho fan,[13][14](p54), igual que el llibre de text Gravitation.[15]:1215) Altres tabulacions afegeixen, a més d'una unitat per a la temperatura, una unitat per a la càrrega elèctrica, de tal manera que la permitivitat del buit també es normalitza a 1.[16][17] Algunes d'aquestes tabulacions també substitueixen la massa per l'energia en fer-ho.[18] Depenent de l'elecció de l'autor, aquesta unitat de càrrega ve donada per

o

La càrrega de Planck i altres unitats electromagnètiques que es poden definir tals com la resistència i el flux magnètic, són més difícils d'interpretar que les unitats originals de Planck i són utilitzades amb menys freqüència.[19]

En unitats del SI, els valors de c, h, e i kB són exactes i els valors de ε0 i G en unitats del SI tenen incerteses relatives de 1.5×10−10 i 2.2×10−5 respectivament. Per tant, les incerteses en els valors del SI de les unitats de Planck es deriven gairebé completament de la incertesa en el valor en SI de G.[20]

Característiques

[modifica]

El temps de Planck representa el temps que triga un fotó viatjant a la velocitat de la llum a travessar una distància igual a la longitud de Planck. Des de la perspectiva de la mecànica quàntica, s'ha considerat tradicionalment que el temps de Planck representa la unitat mínima que es podria mesurar en un principi; és a dir, que no seria possible mesurar ni discernir cap diferència entre l'univers en un instant específic de temps i en qualsevol instant separat per menys d'1 temps de Planck. No obstant això, les imatges de camp profund preses pel telescopi espacial Hubble l'any 2003 han qüestionat aquesta teoria. La predicció era que les imatges d'objectes situats a molt grans distàncies haurien de ser borroses. Això es deuria al fet que l'estructura discontínua de l'espai-temps en l'escala de Planck distorsionaria la trajectòria dels fotons, de la mateixa manera que l'atmosfera terrestre distorsiona les imatges dels objectes situats fora d'ella. No obstant això, aquestes imatges són més nítides del que s'esperava, cosa que ha estat interpretada com que el temps de Planck no és l'interval més curt de l'Univers.[21][22]

L'edat estimada de l'Univers (4,3 × 1017 s) és aproximadament 8,1 × 1060 temps de Planck. En el temps de Planck, la llum en el buit recórre aproximadament 1,62 ×10-35 m.[23]

Referències

[modifica]
  1. ↑ Sallantin, Xavier. «De l'interface entre l'histoire naturelle et l'histoire surnaturelle». A: Niels Henrik Gregersen. The Concept of Nature in Science and Theology, Part 2 (en francès). Labor et Fides, 1997, p. 126. ISBN 2830908597. 
  2. ↑ Schombert, James. «Birth of the Universe». University of Oregon. Arxivat de l'original el 28 novembre 2018. [Consulta: 20 març 2022]. Parla del "temps de Planck" i de l'"era de Planck" al començament de tot de l'Univers
  3. ↑ Wendel, Garrett; Martínez, Luis; Bojowald, Martin «Physical Implications of a Fundamental Period of Time». Phys. Rev. Lett., 124, 24, 19-06-2020, pàg. 241301. arXiv: 2005.11572. Bibcode: 2020PhRvL.124x1301W. DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.241301. PMID: 32639827.
  4. ↑ «Planck time | physics | Britannica» (en anglès). [Consulta: 18 juliol 2023].
  5. ↑ «Planck Time | COSMOS». [Consulta: 18 juliol 2023].
  6. ↑ Smolin, L. Three Roads to Quantum Gravity. Orion, 2014, p. 110. ISBN 978-1-78022-769-6 [Consulta: 20 juliol 2023]. 
  7. ↑ Gyllenbok, J. Encyclopaedia of Historical Metrology, Weights, and Measures: Volume 1. Springer International Publishing, 2018, p. 168. ISBN 978-3-319-57598-8 [Consulta: 20 juliol 2023]. 
  8. ↑ Zukowski, M.; Mizerski, J.; Posiewnik, A.; Pykacz, J. Problems In Quantum Physics Ii; Gdansk 89 - Recent And Future Experiments And Interpretations. World Scientific Publishing Company, 1990, p. 369. ISBN 978-981-4611-74-9 [Consulta: 20 juliol 2023]. 
  9. ↑ Barrow, J. D. «Unidades naturales antes de Planck». Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 24, 01-03-1983, pàg. 24. Arxivat de l'original el 2022-01-20. Bibcode: 24B 1983QJRAS..24... 24B. ISSN: 0035-8738 [Consulta: 16 abril 2022].
  10. ↑ 10,0 10,1 Planck, Max «Über irreversible Strahlungsvorgänge» (en alemany). Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, 5, 1899, pàg. 440-480. Arxivat de l'original el 2020-11-17 [Consulta: 23 maig 2020]. pp. 478-80 contenen la primera aparició de les unitats base de Planck, i de la constant de Planck, que Planck va denotar com b. a i f en aquesta obra corresponien a la k i G en aquest article.
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 Tomilin, K. A. (1999). "Sistemas Naturales de Unidades. Por el Centenario del Sistema Planck" a Actas del XXII Taller de Física de Altas Energías y Teoría de Campos. : 287-296  Arxivat 2020-12-12 a Wayback Machine.
  12. ↑ Prutchi, D. Exploring Quantum Physics through Hands-on Projects. Wiley, 2012, p. 65. ISBN 978-1-118-17070-0 [Consulta: 20 juliol 2023]. 
  13. ↑ Wilczek, Frank «Sobre las unidades absolutas, I: Opciones». Physics Today. American Institute of Physics, 58, 10, 2005, pàg. 12-13. Bibcode: 2005PhT....58j..12W. DOI: 10.1063/1.2138392.
  14. ↑ Zwiebach, Barton. Un primer curso de teoría de cuerdas. Cambridge University Press, 2004. ISBN 978-0-521-83143-7. OCLC 58568857. 
  15. ↑ Misner, Charles W.; Thorne, Kip S.; Wheeler, John A. Gravitation, 1973. ISBN 0-7167-0334-3. OCLC 585119. 
  16. ↑ Pavšic, Matej. El panorama de la física teórica: A Global View. 119. Dordrecht: Kluwer Academic, 2001, p. 347–352. DOI 10.1007/0-306-47136-1. ISBN 978-0-7923-7006-2 [Consulta: 31 desembre 2019]. 
  17. ↑ Deza, Michel Marie; Deza, Elena. Enciclopedia de las distancias. Springer, 2016, p. 602. ISBN 978-3662528433 [Consulta: 9 setembre 2020]. 
  18. ↑ Zeidler, Eberhard. Teoría cuántica de campos I: Fundamentos en matemáticas y física.. Springer, 2006, p. 953. ISBN 978-3540347620 [Consulta: 31 maig 2020]. 
  19. ↑ Elert, Glenn. «Blackbody Radiation». Arxivat de l'original el 2021-03-03. [Consulta: 22 febrer 2021].
  20. ↑ Haug, Espen Gaarder «Planck Units Measured Totally Independently of Big <i>G</i>». Open Journal of Microphysics. Scientific Research Publishing, Inc., 12, 02, 2022, pàg. 55–85. DOI: 10.4236/ojm.2022.122004. ISSN: 2162-2450.
  21. ↑ Lieu, Richard; Hillman, Lloyd W. «The Phase Coherence of Light from Extragalactic Sources: Direct Evidence against First-Order Planck-Scale Fluctuations in Time and Space». The Astrophysical Journal, 585, 10-03-2003, pàg. L77–L80. DOI: 10.1086/374350 [Consulta: 30 maig 2008].[Enllaç no actiu]
  22. ↑ Ng, Y. Jack; Christiansen, W. A.; van Dam H. «Probing Planck-Scale Physics with Extragalactic Sources?». The Astrophysical Journal Letters. The American Astronomical Society, 591, 10-07-2003, pàg. L87–L89. DOI: 10.1086/377121 [Consulta: 30 maig 2008].[Enllaç no actiu]
  23. ↑ Alfonso-Faus, A. Aspects of Today's Cosmology. IntechOpen, 2011, p. 393. ISBN 978-953-307-626-3 [Consulta: 20 juliol 2023]. 

Vegeu també

[modifica]
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Temps_de_Planck&oldid=34121562»