Blog
autodafe
Eine
Eine Fizyk
180 obserwujących 866 notek 1771422 odsłony
Eine, 13 czerwca 2010 r.

Dziwy świata w skali Plancka

 

Odkrycie, a następnie wykorzystanie przez twórców pętlowej grawitacji kwantowej, dyskretnej struktury czasoprzestrzeni w skali Plancka, spowodowało poważne zainteresowanie hipotetycznymi własnościami świata w tej skali.

Z propozycją tej skali wystąpił w maju 1899 roku fizyk niemiecki Max Planck [1] , a jej przyszłe znaczenie przewidział w takim oświadczeniu:
 
z pewnością zachowają one [proponowane jednostki skali-przypis eine] znaczenie przez wszystkie czasy i dla wszystkich cywilizacji, nawet pozaziemskich, lub nie stworzonych przez człowieka, tak więc można nazwać je jednostkami naturalnymi...”
 
Nie był to jednak priorytet Plancka w tej kwestii, gdyż prawie identyczny projekt jednostek miar, opracował i opublikował już w 1881 roku G.J.Stoney [2], ten sam, co do fizyki wprowadził termin ”elektron”.
Konstrukcja skali Plancka opiera się na pięciu stałych fundamentalnych fizyki :
  • c-prędkość światła w próżni

 

  • G – stała grawitacji

 

  • h – stała Plancka zredukowana, czyli podzielona przez 2*3,14

 

  • k – stała Boltzmanna

 

  • e0 - stała dielektryczna próżni

 

Zręczna, oraz inteligenta kombinatoryka wymiarami tych stałych, pozwoliła w pierwszej fazie badań skali Plancka uzyskać wartości oraz wymiary takich podstawowych wielkości jak:
* długości
  • masy

 

  • czasu

 

  • natężenia prądu elektrycznego

 

  • temperatury

 

oraz, przy powrocie do wartości tych pięciu stałych w układzie SI ,uzyskać także ich równoważniki. Często używa się skrótu: zamiast pisać/mówić “jednostka długości w skali Plancka” piszemy/mówimy – “długość Plancka” itd.

 

 

 

 

 

 

 

Jednak później nie było już potrzeby uprawiania kombinatoryki wartościami stałych fundamentalnych [ i ich wymiarami jeżeli takie były] ,lecz zastosowano ogólne zasady fizyki i z nich otrzymano rozliczne wielkości świata w skali Plancka.Oto aktualny ich wykaz.

 
Jednostki Podstawowe

długość Plancka = [ħG/c3]1/2 = 1.616 *10E(−35) m

czas Plancka = [ħG/c5]1/2 = 5.390 *10E(−44) s

masa Plancka = [ħc/G]1/2= 21.767 μg
prąd Plancka = [4πε0 *c6/G]1/2= 3.479 *10E25 A
Jednostki Pochodne
Temperatura Plancka = [ħc5/Gk2]1/2 = 1.4*10E32 K
prędkość Plancka= 0.3Gm/s
działanie Plancka ħ= 1.1 *10E(−34) Js
entropia Plancka= k= 13.8 *10E(-24)J/K
gęstość Plancka = c5/G2ħ= 5.2 *10E96 kg/m3
energia Plancka = [ħc5/G]1/2=1.2*10E28 eV=1.2*10E19 GeV
pęd Plamcka= [ħc3/G]1/2= 6.5Ns
moc Plancka= c5/G= 3.6 10E52W=3.6* 10E43 MW
siła Plancka= c4/G= 1.2 *10E44 N
ciśnienie[naprężenie] Plancka = c7/= 4.6 *10E110 hPa
przyspieszenie Plancka= [c7/ħG]1/2= 5.6 *10E51 m/s2
częstotliwość Plancka= [c5/ħG]1/2= 1.9 *10E34 GHz
ładunek elektryczny Plancka= [4πε0 ]1/2= 11.7 e
napięcie Plancka= [c4/4πε0 G1/2= 1.0 *10E27 V
opór elektryczny Plancka= 1/4πε0 c= 30.0 Ω
pojemność elektryczna Plancka= 4πε0 *[ħG/c3]1/2= 1.8*10E(−45) F
indukcyjność Plancka=(1/4πε0)*[ħG/c7]1/2= 1.6*10E(−42) H
natężenie pola el. Plancka= [c7/4πε0 ħG2]1/2 = 6.5 *10E61 V/m
indukcja magnetyczna Plancka= [c5/4πε0 ħG2]1/2 = 2.2*10E53 T
Łatwo zauważyć ,że skala Plancka obejmuje dwa krańcowo odległe “bieguny “ jednostek z uwagi na ich wielkość: jednostki niesłychanie małe i jednostki niesłychanie duże. Słowo
“ niesłychanie” zbyt słabo oddaje stan rzeczy, o który mi idzie.
Na przykład, gęstość materii jądrowej (jądra atomów pierwiastków) występującej na Ziemi, jest rzędu
10E(18) kg/mE3 i jest odległa od gęstości Plancka o prawie 80 rzędów, czyli jest –w stosunku do niej -bardziej niż znikoma!
Energia uzyskiwana w akceleratorach jest rzędu 10E4 Gev, a energia Plancka- rzędu 10E19 GeV!
“Odległość” między tymi wartościami jest rzędu 10E15 !
Niezwykłość, lub wręcz absurdalność świata w skali Plancka bije w oczy !
Najmniejsze naprężenie dostępne w tym świecie wynosić ma 10E110 hPa ! najmniejsza siła rzędu 10E44 N, moc rzędu 10E43 megawatów, niższej prędkości od c nie ma, przyspieszenie najmniejsze,
to 10E51 m/s^2,częstotliwość drgań dostępna, rzędu 10E34 GHz, natężenie pola elektrycznego 10E61 V/m , prądy najsłabsze, to rzędu 10E25 amperów!
Coś, co się nazywa "masą Plancka" ,wynosi ok. 22 mikrogramy ! i jest niesamowitym dziwem natury !
A mianowicie, w przestrzeni o skali Plancka, wielokrotnie mniejszej od znanych nam przestrzeni atomowych, ma istnieć taka cząstka-gigant!
Jej masa jest 10E19 razy większa od masy protonu i ma się mieścić w przestrzeni 10E25 razy mniejszej od przestrzeni, w której znajdują się jądra atomów.
Łatwo obliczyć dla masy Plancka ,promień Schwarzschilda według znanego wzoru:
R = 2G*m/c^2
i ustalić ,że jest on rzędu kilkudziesięciu długości Plancka, czyli cząstka -gigant ze świata Plancka jest mikro-czarną dziurą !
Przenika więc nas niewidzialne mrowie mikro-czarnych dziur!
Na szczęście ich żywot jest niesłychanie krótki ,albowiem każda czarna dziura “paruje”
[emituje promieniowanie Hawkinga], i szybkość tego procesu jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury.
Jeśli naprawdę istnieje świat w skali Plancka , to moc jego cudowności jest nieskończenie wielka.
Przecież podobne rozpiętości są w obszarze wielkości znikomych, np. my penetrujemy obszary o średnicy 10E(-15) m, a długość Plancka jest rzędu 10E(-35)m !
W świecie dostępnym naszym narzędziom i energiom, operujemy interwałami czasu rzędu 10E(-11) s, a czas Plancka jest rzędu 10E(-44) s !
Podsumowując:
istnieje próg Plancka.
Oddzielający wielkości fizyczne większe od najmniejszych wielkości Plancka, oraz wielkości mniejsze od największych w skali Plancka.
Hierarchiczna struktura rzeczywistości badanej wygląda tak [poczynając od warstwy najgłębiej położonej]:
Świat w skali Plancka
Świat Modelu Standardowego cząstek elementarnych
Świat molekuł chemicznych
Świat makroskopowy dostępny bezpośrednio zmysłom człowieka.
Myliłby się jednak ten ,kto by sądził, że dziwy świata Plancka pojawiają się wyłącznie za sprawą kombinatoryki stałymi fundamentalnymi, oraz otrzymania niezwykłych wartości wielu stałych fizycznych.
Świat Plancka, to inna fizyka wywołana przez inną – od dobrze znanej i oswojonej- czasoprzestrzeń.
Po pierwsze, jest to fizyka obiektów i procesów globalnych, a nie – lokalnych.
Świat w skali Plancka nie ma części !
Obiekt dowolny w tym świecie, nie ma określonego miejsca, nie może być zlokalizowany, jest wszędzie. Stąd wynika ,że w świecie Plancka nie ma rozgraniczenia na obiekt i środowisko, otoczenie.
Nie ma obiektów punktowych.
Po drugie, masa i przestrzeń [pustka] -  są tym samym !
 Próżnia i materia nie różnią się między sobą !
Po trzecie, takie słowa jak :”do przodu” “lub do tyłu” nie mają sensu , w związku z czym materia i anty-materia nie różnią się od siebie.
Nie istnieje orientacja przestrzeni ,wobec czego obroty nie różnią się od translacji, traci więc sens spin cząstki..
Znikają wymiary przestrzeni ,gdyż nie można je zdefiniować. Co jest niezwykłym błogosławieństwem wobec np. teorii strun z jej idiotyzmem w postaci jedenastu [lub więcej]  wymiarów czasoprzestrzeni fizycznej.
Po czwarte, przestrzeń i czas nie są ciągłe, a tym samym zwykłe pojęcia pochodnej i różniczki funkcji tracą sens, a z nimi dotychczasowe rozumienie prędkości ,przyspieszenia, pędu, itd.
Po piąte, wszystkie symetrie szczególnej i ogólnej teorii względności są tylko przybliżone i konsekwencje tego omówię szczegółowiej w odrębnym artykule.
Zainteresowanych uzasadnieniem matematyczno-fizycznym kieruję do literatury specjalistycznej, np. pozycje [4-7] do wyboru.
Powstaje oczywiste, retoryczne pytanie o przydatność skali Plancka w opisie rzeczywistości tej, którą aktualnie penetrują instrumenty zbudowane przez człowieka, a także o weryfikację doświadczalną hipotez o własnościach fizycznych świata w tej skali..
Skala jednostek Plancka ma zastosowanie teoretyczne w dwóch – do tej pory nie zbadanych doświadczalnie- światach.
Świat pierwszy ,zwany “erą Plancka” , to początek zaistnienia naszego wszechświata .
Era Plancka prawdopodobnie wystąpiła lat temu ok.13,6 miliardów ( = ok.10E19 s temu) i trwała do chwili 10E(-44) s licząc od momentu zerowego, czyli od momentu wyłonienia się Wszechświata z nicości  [3].
Problematyka osobliwości kosmologicznej początkowej ,czyli tzw. Wielki Wybuch, wymaga zastosowania Modelu Standardowego cząstek elementarnych dopiero w warunkach tuż po przekroczeniu progu Plancka, w stronę świata tradycyjnej fizyki, to znaczy, gdy świat Plancka ekspandując (z nieznanych przyczyn) od kwantowej fluktuacji- specyficznej formy bycia - przekroczył (w stronę większych od nich, lub mniejszych !) wartości Plancka określone w zestawieniu wyżej napisanym.
W erze Plancka, Model Standardowy nie znajduje zastosowania, potrzebna jest nowa fizyka i możliwe ,że pętlowa grawitacja kwantowa spełnia to zapotrzebowanie.
Drugą dziedziną możliwą do zastosowania skali Plancka w czasie aktualnym ,a nie historycznym, jest hipotetyczna warstwa rzeczywistości, na którą w każdej chwili możemy natrafić, o ile zagłębimy się w czasoprzestrzeń o wymiarach jednostek długości skali Plancka, to znaczy rzędu 10E(-35) m i jednocześnie zastosujemy energie rzędu energii Plancka.
Wielce prawdopodobną bowiem jest hipoteza, że świat skali Plancka, jako nie odkryta dotąd warstwa rzeczywistości jest obok nas, ”na wyciągniecie ręki”, a nie, że był kilkanaście miliardów lat temu i znikł.
Na przykład ,pierwszy eksperyment uruchomionego LHC [marzec 2010]zarejestrował wytworzenie mikroczarnej dziury i jej zniknięcie z jednoczesną kreacją kilkudziesięciu egzotycznych cząstek elementarnych.
Wynaleziono również metody otrzymywania prądów impulsowych o natężeniach rzędu 10E12 A. Oczywiście niejest to już prąd Plancka, ale podobno przy natężeniach uzyskanych już zaobserwowano niezwykłe efekty z polem grawitacyjnym ziemskim.
Wkroczenie w dziwny i tajemniczy świat skali Plancka wymaga olbrzymich energii, jak na razie niedostępnych współczesnej technologii.
Jednak możliwe jest ominięcie tych dwóch warunków [rozmiarów i energii ] przez skorzystanie z odpowiednio zaprojektowanych obserwacji astrofizycznych osobliwości czasoprzestrzeni zwanych “czarnymi dziurami” astronomicznymi, oraz obserwacji hiper -energetycznych składników promieniowania kosmicznego.
 
Literatura
 
[] M.Planck , Über irreversible Strahlungsvorgänge. Sitzungsberichte der Preußischen Akademie der Wissenschaften, vol. 5,1899, s. 479
[2] Stoney G. On The Physical Units of Nature, Phil.Mag. 11,1881,s. 381–391
[3]A.Liddle, Wprowadzenie do kosmologii współczesnej,Warszawa,2000,s.85-90
[3]A.Connes,Noncommutative Geometry,New York,1994
[4] Connes, Alain, M. Matilde , Noncommutative geometry, quantum fields and motives, Amer. Math.l Soc. Colloq. Public. 55, 2008
[5] S.L.Woronowicz , C_-algebras Generated by Unbounded Elements,Rev Math Phys, 7 (3)481{521}, 1995
[6]M. DURDEVICH,QUANTUM GEOMETRY AND NEW CONCEPT OF SPACE,London,2006
[7] [9] M.Heller,W.Sasin , Noncommutative Unification of General Relativity and Quantum Mechanics,International Journal of Theoretical Physics,t.38,1999,s.1619-1642

 

 

 

 

 

 

 

 
Opublikowano: 13.06.2010 16:26.
Autor: Eine
Skomentuj Obserwuj notkę Napisz notkę Zgłoś nadużycie
NEWSY - TOP 5

O mnie

No modern scientist comes close to Einstein's moral as well as scientific stature (John Horgan)

Ostatnie notki

Obserwowane blogi

Najpopularniejsze notki

Ostatnie komentarze

  • Proszę  dyżurnego  Admina  witryny by pilnie  usunął wszystkie  komentarze"logistyka" ...
  • To  logistyk  jeszcze  na salonie24    jest ?!   I  wolno  mu  deptać  regulamin ...
  • @Mieczysław   Donat,  22.01.2019 20:04 Już od  dłuższego  czasu  cząstek  się ...

Tematy w dziale