что такое планковская длина простыми словами

Что такое планковская длина?

Масштаб Вселенной невероятно сложно представить. Подумайте о самом большом, что вы можете придумать. Это может быть настолько большой объект, насколько вы можете себе представить. Но масштаб Вселенной все равно будет на много порядков больше этого. Он намного больше, чем вы можете себе представить.

Но что самое интересное, что он к тому же и меньше, чем вы можете себе представить. Подумайте о самом маленьком, что вы можете вообразить — бактерии, вирусы, атомы? Но во Вселенной есть длина на много порядков меньше любого атома.

И в этом проблема. Большинство из нас не может постичь масштаб Вселенной, потому что он совершенно не связан с чем-либо, с чем мы имеем дело в повседневной жизни.

Например, есть как минимум 10 секстиллионов звезд — это 10 с 22 нулями. Это в тысячи раз больше, чем песчинок на всех пляжах Земли. Но вы, может быть, слышали об этом раньше.

Что такое планковская длина и как мы можем ее представить? И почему именно она самая маленькая во Вселенной?

Начнем со шкалы человеческого существа, потому что это, вероятно, самая подходящая шкала, о которой мы можем думать. Представьте себе обычные вещи, с которыми мы имеем дело каждый день — здесь все просто.

Теперь давайте уменьшимся на один порядок, так что теперь мы смотрим на вещи в масштабе примерно 10 сантиметров. Это такие объекты, как например, мышь-землеройка — одна из самых маленьких млекопитающих на Земле, или куриное яйцо.

Теперь двинемся немного быстрее, допустим, в тысячу раз меньше человеческого масштаба, порядка 1 миллиметра или одной тысячной метра. Здесь вы найдете такие вещи, как песчинка длиной около полумиллиметра или тихоходка — микроскопическое беспозвоночное, которое очень сложно увидеть невооруженным глазом.

Макс Планк — немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой физики.

Далее перейдем в размеры в 1000 раз меньше предыдущих. Теперь мы будем в сто раз меньше ширины человеческого волоса. И в десять раз меньше даже бактерий. Здесь мы можем найти такие объекты, как большие вирусы. В отличие от бактерий, 99% которых для вас безвредны, за некоторым исключением.

Уменьшим размеры еще в 1000 раз. Это уже нанометры, или одна миллиардная часть метра. Сейчас мы видим вселенную, которую не можем увидеть в оптические телескопы. Эти размеры в десять раз меньше ДНК, основы всей жизни на Земле. Это масштаб размера молекул, таких как молекула глюкозы, которые ваше тело использует в качестве источника энергии. И масштаб самого большого атома — цезия.

Уменьшим размеры еще в 1000 раз. Это одна триллионная часть метра. Это порядок длины волны гамма-излучения. Это электромагнитное излучение наивысшей энергии, состоящее из фотонов с наибольшей энергией. Гамма-лучи излучаются во время ядерного взрыва и высокоэнергетического космологического явления, такого как взрывы звезд непосредственно перед их коллапсом в черную дыру.

Однако размер типичного атома в 100 000 раз больше, чем его ядро. Итак, если бы атом был размером с футбольный стадион, ядро было бы маленьким шариком, расположенным в самом центре.

Планковская длина фактически выводится из фундаментальных констант Вселенной, которые определяют свойства пространства-времени:

Скорость света — c, что означает максимальную скорость связи во Вселенной. Гравитационная постоянная — G, которая обозначает величину силы тяжести между двумя массивными объектами и постоянная Планка — h, которая связывает, сколько энергии несет фотон в зависимости от его электромагнитной частоты.

На самом деле это единственные константы, которые определяют фундаментальные свойства вселенной и всего ее содержимого. Используя различные комбинации этих фундаментальных констант, вы можете определить длину.

Структура пространства в зависимости от масштаба.

Но что означает эта длина? Почему это важно?

Планковская длина — это наименьшая длина, на которой сила тяжести будет действовать. Это масштаб и размер струн в теории струн. Это также масштаб, в котором пространство-время теоретически квантуется в теории петлевой квантовой гравитации.

Так почему же это самая маленькая длина? В 1964 году Ч. Олден Мэн определил, что, используя известные законы квантовой механики и законы гравитации, невозможно определить положение объекта с точностью, меньшей, чем планковская длина. Итак, исходя из того, что в настоящее время известно о квантовой механике, длина, меньшая, чем длина Планка, не имеет значения.

Одна из замечательных особенностей планковской длины заключается в том, что, поскольку она получена из фундаментальных констант Вселенной, которые по определению применимы ко всему, она будет одинаковой независимо от того, на каком языке вы говорите, какие единицы измерения вы используете или даже с какой планеты вы могли бы прилететь.

Вполне вероятно, что если мы когда-нибудь встретим инопланетян из другого мира и сравним знания, у обоих цивилизаций будет одинаковое значение для наименьшей возможной длины во Вселенной.

По этой ссылке вы можете посмотреть анимации, чтобы исследовать различные масштабы Вселенной.

Источник

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):

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.

Теория струн предсказывает существование струн, составляющих все элементарные частицы, именно в масштабах планковской длины / © Universe Review

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.

Самые первые моменты существования Вселенной в космологии называют планковской эпохой / © University of Illinois

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:

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.

Снимок Hubble Ultra-Deep Field / © NASA/ESA/R. THOMPSON

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.

Все степени при copy-paste слетели.

«Планк предложил особую меру измерения — планковские единицы» Это мне нравится))

@shebuk оформление вашего поста демонстрирует поверхностность и неспособность к тщательной подготовке материала.

Теория струн потеряла свою актуальность еще когда вышла Элегантная Вселенная.

Ну в нашем маломерном пространстве это конечно точка- проекция струны, а в своем многомерном пространстве, она запросто может начать делиться дальше.

Что за чушь про размер вселенной в последнем предложении? Вселенная (по современным представлениям) не расширялась из точки. Она однородна и расширялась отовсюду. Если речь идет о наблюдаемой Вселенной, то и здесь оценка размеров не соответствует наблюдениям и расчетам.

Доступно расписано. А то в Гиперионе главный антагонист прятался в планковском пространстве, было понятно что это где-то рядом с реальностью, но лень было гуглить. Спасибо.

«Струнные теоретики» – звучит как «Свидетели Иеговы»

Означает ли это, что окружающий нас физический мир (объективная реальность, данная нам в ощущениях), не непрерывный, а дискретный? И означает ли это, в свою очередь, что мы живём в матрице?

Сплошные теории. Атом считали неделимым, когда то, как и кварки сейчас. В будущем все эти планки посыпятся.

Мотивации пост

. а в пустыне она вообще бесценна.

Оборот денег в семье.

Старший сын подарил младшей сестре 5000 руб на днюху(13 лет разница).
Сегодня она подходит ко мне:
— Пап, вот 5000 рублей. И вот мои заказы на али. Это подарки тебе, маме, брату, его жене и их мелкому. Успеют же приехать? Можешь оплатить по карте?
— Конечно, доча.
Оплатил. Деньги взял. Ибо это её решение. Добавлю их в её подарок. Но об этом ей, конечно, не скажу.

Новый Год на носу. Подарки. Берегла эти деньги с апреля. Вот так решила их потратить.

У меня хорошие дети.

Не рой яму другому.

Прошу юридической помощи, напали чеченцы в метро

Источник

Планковская длина

Планковская длина (обозначаемая [math]\ell_P \ [/math] ) — фундаментальная единица длины в планковской системе единиц, равная в Международной системе единиц (СИ) примерно 1,6·10 −35 метров. Планковская длина — естественная единица длины, поскольку в неё входят только фундаментальные константы: скорость света, постоянная Планка и гравитационная постоянная.

Планковская длина равна:

[math] \ell_P =\sqrt<(G/c^3)\hbar>[/math] ≈ 1,616 229(38)·10 −35 м

Содержание

[править] Качественное обоснование коллапса фотонов на планковском масштабе

(здесь не учтён спин фотонов, но это не существенно). Величина [math]\lambda_g\approx (/)P[/math] для системы из гравитационно взаимодействующих фотонов является аналогом гравитационного радиуса [math]r_g\approx (/)mc[/math] для массивной частицы.

где [math]\ell_

=\sqrt<\hbar\,G /c^3>[/math] — фундаментальная планковская длина, которая появляется здесь автоматически.

Система из двух или нескольких гравитационно взаимодействующих фотонов называется геоном. [3]

Если рассуждать более строго, то нужно исходить из уравнения Гамильтона — Якоби [5]

[math]g^\partial^2S/\partial x^i\partial x^k=m^2\,c^2[/math]

Обобщённое уравнение является общековариантным (физическое содержание уравнения не зависит от выбора системы координат). В развёрнутом виде указанное уравнение Гамильтона-Якоби имеет вид

Его можно переписать следующим образом

Этот мысленный эксперимент использует как общую теорию относительности, так и принцип неопределённости квантовой механики. Обе теории предсказывают, что невозможно измерение с точностью, которая превосходит планковскую длину. Таким образом, в любой теории квантовой гравитации, комбинирующей общую теорию относительности и квантовую механику, традиционное представление о пространстве и времени неприменимо на расстояниях меньше планковской длины или для промежутков времени меньше, чем планковское время.

[править] Планковская длина и размерность пространства

Анализ уравнения Гамильтона-Якоби для фотонов в пространствах различной мерности [math]n[/math] указывает на предпочтительность (энергетическую выгодность) трёхмерного пространства для возникновения планковских черных дыр, реальных или виртуальных (квантовой пены).

Для потенциальной энергии взаимодействующих фотонов эти уравнения принимают вид (с учётом того, что [math]m\rightarrow P/c\,;P\approx\hbar/\lambda;\,\,r=\lambda[/math] )

Тогда полная энергия взаимодействующих фотонов в пространствах различной мерности приближенно равна

где кинетическая энергия [math]E_=P\,c=\hbar\,c/\lambda[/math] от размерности пространства не зависит. Графики функций [math]E^<(n)>(\lambda)[/math] показаны на рисунке (здесь [math]k=\hbar=c=1[/math] ). Видно, что образование планковских черных дыр (реальных или виртуальных) энергетически наиболее выгодно в 3-мерном пространстве.

[править] Соотношения неопределенностей на планковском масштабе

Частица массой [math]m[/math] имеет приведённую комптоновскую длину волны

С другой стороны радиус Шварцшильда той же частицы равен

Произведение этих величин всегда постоянно и равно

[math]r_g \overline<\lambda>_ = 2\,\frac\,\hbar = 2\ell_P^2[/math]

Соответственно, соотношение неопределенностей между радиусом Шварцшильда частицы и комптоновской длиной волны частицы будет иметь вид

[math]\Delta r_g \Delta\overline<\lambda>_ \ge \frac\,\hbar = \ell_P^2[/math]

что является другой формой соотношения неопределенностей Гейзенберга на планковском масштабе. Действительно, подставляя сюда выражение для радиуса Шварцшильда, получим

[math]\Delta \left(2\,\frac\,mc\right) \Delta\overline<\lambda>_ \ge\frac\,\hbar[/math]

Сокращая одинаковые константы, приходим к соотношению неопределенностей Гейзенберга

[math]\Delta \left(mc\right) \Delta\overline<\lambda>_ \ge \frac<\hbar><2>[/math]

[править] Соотношения неопределенностей и уравнение Эйнштейна

Соотношение неопределенностей между гравитационным радиусом и комптоновской длиной волны частицы является частным случаем общего соотношения неопределенностей Гейзенберга на планковском масштабе

[math]\Delta R_<\mu>\Delta x_<\mu>\ge\ell^2_

[/math]

где [math]R_<\mu>[/math] — компонента радиуса кривизны малой области пространства-времени; [math]x_<\mu>[/math] — сопряженная координата малой области.

В самом деле, указанные соотношения неопределенностей можно получить, исходя из уравнений Эйнштейна

где [math]G_ <\mu\nu>= R_ <\mu\nu>— g_<\mu\nu>[/math] — тензор Эйнштейна, который объединяет тензор Риччи, скалярную кривизну и метрический тензор, [math]R_<\mu\nu>[/math] — тензор Риччи, получающийся из тензора кривизны пространства-времени [math]R_[/math] посредством свёртки его по паре индексов, [math]R[/math] — скалярная кривизна, то есть свёрнутый тензор Риччи, [math]g_<\mu\nu>[/math] — метрический тензор, [math]\Lambda[/math] — космологическая постоянная, а [math]T_<\mu\nu>[/math] представляет собой тензор энергии-импульса материи, [math]\pi[/math] — число пи, [math]c[/math] — скорость света в вакууме, [math]G[/math] — гравитационная постоянная Ньютона).

В приведенной форме сущность правой стороны уравнений Эйнштейна [math](1)[/math] сильно затемнена. Целесообразно переписать эти уравнения, сгруппировав константы в отдельные множители, имеющие определенный смысл

При выводе своих уравнений Эйнштейн предположил, что физическое пространство-время является римановым, то есть искривленным. Малая область риманова пространства близка к плоскому пространству.

Так как интегрируемая область пространства-времени мала, то есть является практически плоской, из [math](1)[/math] получаем тензорное уравнение

где [math]P_<\mu>=\frac<1>\int T_<\mu\nu>\sqrt<-g>\,dS^<\nu>[/math] — компонента 4-импульса материи; [math]R_<\mu>=\frac<1><4\pi>\int\left (G_ <\mu\nu>+ \Lambda g_<\mu\nu>\right )\sqrt<-g>\,dS^<\nu>[/math] — компонента радиуса кривизны малой области пространства-времени.

Полученное тензорное уравнение [math](2)[/math] можно переписать в другом виде. Так как [math]P_<\mu>=mc\,U_<\mu>[/math] то

В малой области пространство-время практически плоское и тензорное уравнение [math](2)[/math] можно записать в операторном виде

где [math]\hbar[/math] — постоянная Дирака. Тогда коммутатор операторов [math]\hat R_<\mu>[/math] и [math]\hat x_<\mu>[/math] равен

Откуда следуют вышеуказанные соотношения неопределенностей

Подставляя в [math](4)[/math] значения [math]R_<\mu>=\frac<2G>P_<\mu>[/math] и [math]\ell^2_

=\frac<\hbar\,G>[/math] и сокращая справа и слева одинаковые константы, приходим к соотношениям неопределенностей Гейзенберга.

В статическом случае должно быть справедливо соотношение

Для статического сферически симметричного поля и статического распределения материи найденное соотношение неопределенностей принимает вид

[math]\Delta R_0\Delta x_0=\Delta r_g\Delta r\ge\ell^2_

[/math]

[править] Основное уравнение квантовой теории гравитации

Из уравнений (2) и (3) видно, что основное уравнение квантовой теории гравитации (уравнение Климца) должно иметь следующую форму (аналогично уравнению Шредингера [10] )

В уравнении (5) пространственные и временная координаты равноправны. Оператор [math]\hat R_<\mu>[/math] действует как генератор бесконечно малых смещений квантовых состояний в искривленном пространстве-времени. Его вид зависит от конкретной ситуации.

[править] Оценка уравнений общей теории относительности на планковском уровне

Последнее соотношение неопределенностей позволяет выполнить некоторые оценки уравнений общей теории относительности применительно к планковскому масштабу. Например, выражение для инвариантного интервала [math]dS[/math] в решении Шварцшильда имеет вид

[math]dS^2=\left( 1-\frac\right)c^2dt^2-\frac< 1-/>-r^2(d\Omega^2+\sin^2\Omega d\varphi^2)[/math]

Подставляя сюда, согласно соотношениям неопределенностей, вместо [math]r_g[/math] величину [math]r_g\approx\ell^2_P/r[/math] получим

Видно, что на планковском уровне [math]r=\ell_P[/math] инвариантный интервал [math]dS[/math] ограничен снизу планковской длиной, на этом масштабе появляется деление на ноль, что означает образование реальных и виртуальных планковских черных дыр.

[править] Мерцание геометрии пространства-времени и виртуальные черные дыры

Метрика пространства-времени [math]g_<00>\approx 1-\Delta g= 1-\ell^2_P/(\Delta r)^2[/math] флуктуирует, порождая так называемую пространственно-временную квантовую пену, состоящую из виртуальных планковских черных дыр и червоточин. [7] Но эти флуктуации [math]\Delta g\sim\ell^2_P/(\Delta r)^2[/math] в макромире и в мире атомов очень малы по сравнению с [math]1[/math] и становятся заметными только на планковском масштабе. Флуктуации [math]\Delta g[/math] необходимо учитывать при использовании метрики специальной теории относительности [math](+1,-1,-1,-1)[/math] в очень малых областях пространства и при больших импульсах. Поэтому выражение для инвариантного интервала [math]dS[/math] в сферических координатах нужно всегда записывать в виде

Однако, ввиду малости величины [math]\ell^<\,2>_P/(\Delta r)^2[/math] выражение для инвариантного интервала обычно записывается в галилеевой форме, что неверно. Правильное выражение должно учитывать флуктуации метрики пространства-времени и гравитационный коллапс материи при планковском масштабе расстояний. Видно, что на планковском масштабе Лоренц-инвариантность нарушается.

Выписанные выше соотношения неопределенностей справедливы для любых гравитационных полей, так как в достаточно малой 4-области любого гравитационного поля пространство-время является практически плоским.

С другой стороны, соотношение неопределенностей [math]\Delta r_g\Delta r\ge\ell^2_

[/math] свидетельствует, что на планковском масштабе существует вакуум, состоящий из виртуальных планковских черных дыр. Плотность энергии такого вакуума не изменяется при расширении Вселенной, что создает отрицательное давление вакуума. Этот вакуум может служить источником темной энергии.

Виртуальные планковские черные дыры важны и для теории элементарных частиц. Дело в том, что при проведении расчетов в современной квантовой теории и, в частности, при вычислении собственной энергии частиц обычно учитывают вклад промежуточных состояний с произвольно большой энергией, что приводит к появлению известных расходимостей. Учет гравитационного взаимодействия соответствующих виртуальных частиц и возможности появления виртуальных (короткоживущих) черных дыр в промежуточном состоянии должен привести к устранению этих расходимостей. [7]

Видно, что на планковском уровне материя находится в чернодырном состоянии, причем планковские черные дыры характеризуются различными квантовыми числами. Предполагается, что основой (ядрами) кварков и лептонов являются планковские черные дыры [21] и это может явиться альтернативой теории струн. Весомая материя может быть построена из планковских черных дыр. [22] [23] В свободном же состоянии планковские черные дыры, как отмечалось выше, могут выступать в качестве так называемой темной материи.

[править] Квантование пространства и планковская длина

В 1960-е годы гипотеза о квантовании пространства-времени [24] на пути объединения квантовой механики и общей теории относительности привела к предположению о том, что существуют ячейки пространства-времени с минимально возможной длиной, равной фундаментальной длине. [25] Согласно этой гипотезе степень влияния квантования пространства на проходящий свет зависит от размеров ячейки. Для исследования необходимо интенсивное излучение, прошедшее как можно большее расстояние. В настоящее время группа ученых воспользовалась данными съёмки гамма-вспышки GRB 041219A, осуществленной с европейского космического телескопа Integral. Гамма-вспышка GRB 041219A вошла в 1 % самых ярких гамма-вспышек за весь период наблюдения, а расстояние до ее источника не менее 300 миллионов световых лет. Наблюдение «Интеграла» позволило оценить размер ячейки на несколько порядков точнее, чем все предыдущие опыты такого плана.

Анализ данных показал: если зернистость пространства вообще существует, то она должна быть на уровне 10 −48 метров или меньше. [12] Теория квантования пространства-времени этим дискредитируется. В запасе есть два варианта для объяснения этого факта. Первый вариант исходит из того, что на микроуровне — в планковском масштабе — пространство и время варьируются одновременно друг с другом, так что скорость распространения фотонов при этом не меняется. Второе объяснение предполагает, что неоднородности скорости фотонов определяются не планковской длиной, а ее квадратом, так что эти неоднородности становятся неизмеримо малыми. [26]

С современной точки зрения гипотеза [24] о квантовании пространства-времени является неудовлетворительной. В действительности из уравнений Эйнштейна, как было показано, следует квантование кривизны пространства-времени (квантование радиуса Шварцшильда). В соответствии с этим дисперсия световых лучей от удаленных галактик определяется не планковской длиной, а ее квадратом, поэтому флуктуации скорости света будут неизмеримо малы и изображения удаленных источников будут резкими даже на метагалактических расстояниях. [27]

Источник