Przeglądając rożne artykuły popularnonaukowe traktujace o fizyce, czy też mówiąc bardziej dokładnie - o fizyce kwantowej, co chwila napotykamy te same postaci - mamy więć "ojca" tej gałęzi fizyki - Erwina Schroedingera i jego słynnego kota, oraz Alberta Einsteina, który to założeniom fizyki kwantowej i temu co z niej wynika początkowo się sprzeciwiał. Nieobce jest też pewnie każdemu nazwisko Stephena Hawkinga, który całe swoje życie poświęcił istnej pogonii za unifikacją mechaniki kwantowej i teorii grawitacji, niejako "po drodze", dokonując przełomowych odkryć na obu tych polach i znacząco przyczyniając się do naszego poznania fenomenu Wszechświata, głównie dzięki swoim badaniom skupiającym się na czarnych dziurach.
Prace każdego z tych panów z pewnościa wpływają na naszą wyobraźnię, pobudzają nasz umysł do zadawania pytań i poszukiwania odpowiedzi, dzięki nim, ciekawość nie ustaje. Dziś więc zajmiemy się właśnie kimś z tego panteonu wybitnych fizyków, autorów naszego współczesnego obrazu Wszechświata i zjawisk w nim zachodzących - Max Planck i nazwane na jego cześć jednostki fizyczne, które są jedyne w swoim rodzaju.
Chcąc wtrącić nieco prywaty do tego wpisu, muszę stwierdzić, że pierwsze skojarzenie jakie mam z nazwiskiem Max Planck to szkoła średnia i obraz mojej arcynudnej nauczycielki, z której to ust padało ono co chwila. Taki już był program nauczania, że co chwilę trzeba było o Plancka potykać, jednak ja najczęściej kompletnie to ignorowałem, podobnie jak i jemu podobnych, wielkich fizyków XIX i XX wieku. Przy haśle "nuda" w Wielkim Słowniku Języka Polskiego powinno znaleźć się zdjęcie z moich zajęć fizyki w szkole średniej - nie będę tu winił systemu, czy samej nauczycielki; sam wówczas miałem fizykę w głebokim poważaniu i choćby uczył jej sam Carl Sagan, nie zwróciłbym na te zagadnienia najmniejszej uwagi. Cóż...człowiek młody był...
Kończąc jednak o mnie, a kontynuując o Plancku - nie będziemy tu przedstawiać życiorysu (po to jest Wikipedia), nie będziemy się także skupiać na samej postaci, a raczej na kilku wielkościach nazwanych jego imieniam - odległością Plancka oraz czasem Plancka (a więc także erą Plancka). Zacznijmy od odległości i od podstaw - ile wynosi odległość Plancka? Mniej więcej 1.6x10−35 s m. Mało? Dużo? Idąc po śladach Billa Brysona, musze stwierdzić że raczej nie jestem fanem takiego zapisu, nie działa on na wyobraźnie i trudno sobie uzmysłowić o czym my tu mówimy. Długość Plancka wynosi zatem 0.0000000000000000000000000000000000016m. Jeśli chodzi o skalę porównawczą, to warto nadmienić, że rozmiar protonu jest większy o 22 rzędy wielkości (22 zera mniej w zapisie dziesiętnym). Dlaczego długość Plancka jest tak istotna i co z niej wynika? Dość popularną odpowiedzią na to pytanie jest stwierdzenie, że długość ta jest najmniejszą długością mającą jakikolwiek sens fizyczny; wydaje się jednak, że taka odpowiedź tak naprawdę niewiele nam daje. Postaram się więc ująć to inaczej - nie jesteśmy i nie będziemy nigdy w stanie zmierzyć obiektu mniejszego od długości Plancka, nie będzie także możliwe rozróżnienie od siebie dwóch ciał będacych w odległości mniejszej niż wspomniana długość - wynika to między innymi z ograniczej nałożonych przez mechanikę kwantowę, która dominuje w tej skali. Według teorii strun, to właśnie w tych rzędach wielkości możemy dostrzec drgania strun, z których zbudowana jest cała materia (długość Plancka ma być równia długości fali takiego drgania). Bardzo podobnie sytuacja wygląda w przypadku fizyki kwantowej i opisywanej przez nią budowy Wszechświata - według Johna Wheelera, w przypadku "skurczenia się" do opisywanego poziomu, możliwe będzie zaobserwowanie "gąbczastej" struktury Wszechświata. Skąd ta gąbka? Jest ona poniekąd wynikiem Einsteinowskiej teorii względności, wg. której wystarczająca ilość energii jest w stanie nagiąć czasoprzestrzej; u Wheelera energia ta powstaje w wyniku anihilacji cząstek i antyczastek i daje możliwą do zaobserwania "gąbczastość" czy też (żeby użyć ładniejszego wyrażenia) nierówność właśnie na poziomie długości Plancka.
Czas Plancka wynika bezpośrednio z długości Plancka i jest on równy czasowi, jaki potrzebny jest światłu na jej przebycie w próżni. Mniej więcej jest on równy 5.4x10−44 s (kontynuując poprzedni wniosek o braku polotu notacji wykładniczej, prezentuję zapis dziesiętny - 0.0000000000000000000000000000000000000000000054s). Podobnie jak w przypadku długości, także tym razem jest to najmniejsza jednostka posiadająca sens fizyczny, gdyż wyznacza ona granicę dokładności pomiaru czasu; nie możemy wykryć ani zmierzyć zmian zachodzących poniżej. Czas Plancka wyznacza także długość trwania tzw. Ery Plancka, czy pierwszych 5.4x10−44 s po Wielkim Wybuchu. Nie wydaje się to znaczącym problemem na pierwszy rzut oka, wszak to okres w prawdziwym tego słowa znaczeniu mikroskopijny, jednakże stanowi on niemalże Świętego Graala współczesnej fizyki.
Długość Plancka to miejsce gdzie załamują się prawa mechaniki klasycznej, podobnie jest w przypadku czasu Plancka - nie mamy zielonego pojęcia co się wtedy działo, jakie siły i w jaki sposób działały na Wszechświat. Do opisania tego wszystkiego potrzebna jest tzw. Teoria Wszystkiego - owoc połączenia fizyki kwantowej, opisującej "mikrokosmos", świat rzeczy niewiarygodnie małych, oraz fizyki klasycznej, mechanicznej, pozwalającej nam przewidywać wydarzenia w "makrokosmosie", w skalach o wiele większych. Teoria ta, to cel pasjonujących poszukiwań i badań zarówno Einsteina jak i Hawkinga, podobnie zresztą jak i całej rzeszy fizyków na całym świecie. W tym momencie, fizyka wkracza na pole zarezerwowane do tej pory dla filozofii, starając odpowiedzieć się na odwieczne pytania o nasze początki i nasz cel. Skoro filozofia nie zapewniła nam odpowiedzi, może uda się to fizyce.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz