زمان پلانک؛ کوچک‌ترین حد زمانی

به گزارش خبرنگار ایمنا، در فیزیک زمان پلانک واحدی از زمان در دستگاه یکاهای طبیعی یا پلانک است. این زمان، نشان‌دهنده مدتی است که نور در خلأ مسافتی معادل یک طول پلانک را طی می‌کند. از نظر تئوری، زمان پلانک کوچک‌ترین واحد اندازه‌گیری این کمیت است و در چهارچوب قوانین فیزیک زمان‌های کوچک‌تر از آن قابل اندازه‌گیری و شناسایی نیست. زمان پلانک از علمی در فیزیک ریاضی به نام تحلیل ابعادی، پدید آمده است که به مطالعه یکاها و ثابت‌های فیزیکی می‌پردازد؛ این زمان نیز ترکیبی از ثابت گرانش، نسبیت و کوانتوم است.

در سال ۲۰۰۳ تلسکوپ فضایی «هابل» از اعماق فضا تصاویری گرفت که منجر به مطرح شدن مسئله‌ای پیرامون زمان پلانک و شناخته شدن آن به عنوان کم‌ترین فاصله فیزیکی شد. تئوری گرانش کوانتومی ابری که درباره نوسانات فضا-زمان در مقیاس پلانک قرار دارد، پیش‌بینی می‌کرد که تصویر اجسام بسیار دور باید تار شود؛ اما در تصاویر هابل عکس تاری مشاهده نشد که برای این تئوری مشکل‌ساز و باعث مناقشه محققان شد. سرانجام Y.jak Ng اظهار کرد که اثر تارشدگی توسط لیو و هیلمن با ضریبی بین ۱۰ به توان ۱۵ و ۱۰ به توان ۳۰ زیاد برآورد شده بود؛ بنابراین دیگر مشاهدات اثر کمتری در ساخت این تئوری داشت. برای بررسی و آشنایی بیشتر با زمان و طول پلانک با «عرفان تمنده» کارشناس‌ارشد فیزیک پلاسما گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:

زمان پلانک چیست؟

زمان پلانک به عنوان یکی از پارامترهای زمانی مهم و معروف در علم فیزیک شناخته شده است. این زمان در واحدها و یکاهای طبیعی که به عنوان یکاهای پلانک نیز شناخته می‌شود، قرار دارد و در مباحث فیزیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمان پلانک مشخص می‌کند که نور در خلأ طی چه مقدار زمانی یک طول پلانک را سپری می‌کند.

طول پلانک چه مقدار است؟

اندازه طول پلانک که در فیزیک نیز بسیار مهم و ارزشمند است، برابر با حدود ۱.۶۱ در ۱۰ به توان منفی ۳۵ است؛ البته این عدد به صورت حدودی بوده و مقدار اصلی و دقیق طول پلانک دارای ارقام اعشاری بیشتری است.

اهمیت طول پلانک در چیست؟

از لحاظ تئوری و طبق محاسباتی که انجام شده، طول پلانک کوچک‌ترین واحد اندازه‌گیری طول برای مباحث کلیدی است؛ بنابراین کمتر از این رقم هیچ عددی وجود ندارد و قابل اندازه‌گیری و مشخص کردن نیز نیست به بیان دیگر اندازه‌گیری و مشخص کردن طولی کمتر از پلانک امکان‌پذیر نیست.

زمان پلانک چقدر است؟

در بررسی زمان پلانک، مشخص شد که این زمان، مقدار مدتی است که طول می‌کشد تا نور یک طول مشخص را طی کند؛ اما اگر در بررسی زمان پلانک یک فوتون را جایگزین نور در نظر بگیریم (که از نظر مفهوم فیزیکی هم عرض یکدیگر است)، هنگامی که این فوتون با سرعت خود از یک طول پلانک عبور کند، زمانی معادل ۱۰ به توان منفی ۴۳ ثانیه طول می‌کشد؛ بنابراین به دلیل اینکه طول پلانک کوچک‌ترین واحد اندازه‌گیری در مفهوم‌های فیزیکی است و با توجه به اینکه سرعت نور، دست نیافتنی بوده و حد سرعت در فیزیک محسوب می‌شود، کوچک‌ترین زمان قابل اندازه‌گیری نیز مقدار زمانی است که یک فوتون طول پلانک را طی می‌کند.

زمان پلانک چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

برای اندازه‌گیری زمان پلانک، ترکیبی از ثابت‌های فیزیکی از جمله ثابت گرانش، کوانتوم و سرعت نور مورد استفاده قرار می‌گیرد که با کنار هم گذاشتن آن‌ها، فرمولی برای محاسبه زمان پلانک تشکیل می‌شود. در این فرمول h نشان دهنده ثابت کوانتوم، c ثابت نسبیت و G ثابت گرانش است که با استفاده از آن‌ها می‌توان زمان پلانک را به‌دست آورد.

آیا چالشی پیرامون زمان پلانک وجود دارد؟

مشکلی که در رابطه با این پارامتر اندازه‌گیری وجود دارد، درک مفهوم زمان پلانک است. در رویدادهای طبیعی فیزیکی و آزمایش‌های فیزیکی که با آن‌ها در ارتباط هستیم، زمان‌هایی چندین برابر زمان پلانک وجود دارد؛ به همین دلیل درک این زمان دشوار است، به طور مثال در می ۲۰۱۰ یکی از سریع‌ترین آزمایش‌های فیزیکی انجام شد که در آن کوچک‌ترین زمان به‌دست آمده پس از محاسبه و بررسی آزمایش معادل حدود یک پیکوثانیه بود که این رقم برابر با چندین برابر زمان پلانک است. زمان پلانک حدود ۲۶ برابر کوچک‌تر از زمان به‌دست آمده در آزمایش می ۲۰۱۰ است که همین مسئله کوچکی زمان پلانک را نشان می‌دهد و به همین دلیل درک آن کمی دشوار است.

چرا زمان پلانک در فیزیک ارزشمند است؟

زمان و طول پلانک، ارزش بسیاری در محاسبات فیزیک دارد؛ درواقع به دلیل اینکه در محاسبه ثابت پلانک از ثابت گرانش، کوانتوم، نسبیت و سرعت نور استفاده شده است این زمان و فاصله طولی آن دو عبارت حدی برای مسائل فیزیک ایجاد کرد. زمان پلانک نه تنها در مکانیک کوانتومی بلکه در مکانیک نسبیتی و مباحث گرانشی به عنوان یک حد زمانی شناخته شده و برای تمامی مباحث فیزیکی لحاظ می‌شود؛ بنابراین هر گونه محاسباتی که در بحث‌های مکانیکی، کوانتومی، نسبیتی و گرانشی مطرح شود زمانش از پلانک کمتر نخواهد بود.

زمان پلانک، حد بسیار مهمی را برای مکانیک نسبیتی و گرانش معرفی کرده و به دلیل اینکه شخص پلانک محاسبات این پارامتر را انجام داده، زمان به‌دست آمده به احترام وی نام‌گذاری شده است.