Planckova doba: definicija, Planckov čas 10⁻⁴³ s in vloga v kozmologiji
Planckova epoha je najzgodnejše znano časovno obdobje v zgodovini vesolja, ki zajema čas od začetka (t = 0) do reda velikosti Planckovega časa. Planckov čas tₚ je zelo majhen: tₚ ≈ 5,39 × 10^−44 s (pogosto navajajo tudi približno 10^−43 s kot red velikosti). Na tej skali so bile vse fizikalne količine — temperature, energije, gostote — reda Planckovih enot in se klasične teorije, kot je splošna teorija relativnosti, večinoma ne morejo zanesljivo uporabiti.
V Planckovi dobi so bile temperature izredno visoke (Planckova temperatura Tₚ ≈ 1,42 × 10^32 K) in povprečne energije delcev reda Planckove energije (Eₚ ≈ 1,22 × 10^19 GeV). Zaradi tega se niti subatomski delci niso mogli obdržati kot današnje ustaljene strukture, štiri temeljne sile, ki oblikujejo vesolje, pa so morda bile združene v eno samo interakcijo. Hkrati so bili kvantni učinki gravitacije izjemno pomembni, saj so bile karakteristične dolžine reda Planckove dolžine (lₚ ≈ 1,62 × 10^−35 m), kar pomeni, da se klasična geometrija prostora-časa ne more več obravnavati kot gladka.
Planckove enote — ključne veličine
- Planckov čas tₚ ≈ 5,39 × 10^−44 s
- Planckova dolžina lₚ ≈ 1,62 × 10^−35 m
- Planckova masa mₚ ≈ 2,18 × 10^−8 kg
- Planckova energija Eₚ ≈ 1,22 × 10^19 GeV
- Planckova temperatura Tₚ ≈ 1,42 × 10^32 K
Ker na tej skali običajna relativnost ne upošteva kvantnih fluktuacij prostora-časa, klasična napoved gravitacijske singularnosti pred Planckovo dobo verjetno ni zanesljiva. Namesto tega mora veljati teorija kvantne gravitacije, ki združuje kvantno mehaniko in gravitacijo. Takšna teorija bi morala opisati dinamiko vesolja pri t ≤ tₚ in pojasniti, ali je bil začetni trenutek prava singularnost, kvantni “prehod” ali morda kosmični “odboj” (bounce).
Obstaja več kandidatov za teorijo kvantne gravitacije, med katerimi so najpogosteje omenjene:
- String teorija — predlaga, da so osnovne gradbene enote enodimenzionalne vrvice, z možnostjo združitve sil in opisov pri Planckovih energijah.
- Loop kvantna gravitacija (LQG) — gradi kvantizirano teorijo prostora-časa z diskretnimi kvanti površin in volumnov; v kosmoloških modelih LQG se pojavljajo scenariji brez klasične singularnosti (kvantni odboj).
- Drugi pristopi — npr. kvantne poljske teorije, asimptotska varnost, modeliranja s hipotezami o dodatnih dimenzijah ipd.
Povezava s kasnejšimi fazami vesolja
Planckova doba preide v naslednjo fazo, pogosto imenovano epoha velikega poenotenja (Grand Unification Epoch), kjer se giotedilna sila loči od ostalih interakcij. Ta ločitev se predvideva pri časih redovoma 10^−43–10^−36 s (natančne meje so modelno odvisne). Kasneje lahko sledijo procesi, kot sta inflacija in razpad simetrij, ki določijo nadaljnji razvoj vesolja in nastanek delcev, ki jih danes poznamo.
Opazovalne posledice in omejitve
Ker neposredni vpogled v Planckovo dobo ni mogoč z eksperimentalnimi sredstvi, so sklepi o tej dobi po naravi spekulativni in modelno odvisni. Kljub temu bi sledi Planckovske fizike lahko bile posredno zaznane preko:
- potencialnih vzorcev v primordijalnih gravitacijskih valovih,
- neobičajnih odstopanj v fluktuacijah kozmične mikrovalovne ozadja (CMB),
- specifičnih napovedi teorij kvantne gravitacije (npr. diskretne strukture prostora, spremembe gibanja delcev pri najvišjih energijah),
- v primerih alternativnih modelov — sledi “bounca” ali predhodnega cikla vesolja.
Na kratko: Planckova doba predstavlja mejo, pri kateri sodobne teorije ne morejo več zanesljivo opisati začetka vesolja brez kvantne teorije gravitacije. Razumevanje tega obdobja je eno ključnih odprtih vprašanj sodobne fizike in kozmologije, zato so raziskave na tem področju aktivne in interdisciplinarne, vključujejo teorijo, numerične simulacije in iskanje posrednih opazovalnih namigov.
Sorodne strani
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je Planckova epoha?
O: Planckova epoha je najzgodnejše časovno obdobje v zgodovini vesolja, od nič do približno 10⁴³ sekund.
V: Kaj je Planckova skala?
O: Planckovo merilo je fizikalno merilo, po katerem trenutne fizikalne teorije ne veljajo in jih ni mogoče uporabiti za izračun dogajanja.
V: Katere so bile nekatere fizikalne količine v Planckovi dobi?
O: V Planckovi dobi so bile vse fizikalne količine, kot so temperatura in energije, v območju vrednosti Planckove enote.
V: Kakšno je bilo stanje vesolja v Planckovi dobi?
O: V Planckovi dobi sta bili temperatura in povprečna energija v vesolju tako visoki, da niso mogli nastati niti subatomski delci, štiri temeljne sile, ki oblikujejo naše vesolje, pa so bile združene in so tvorile eno samo združeno temeljno silo.
V: Kakšna je napoved tradicionalne kozmologije velikega poka za Planckovo obdobje?
O: Tradicionalna kozmologija velikega poka napoveduje gravitacijsko singularnost pred tem časom, vendar se ta teorija opira na splošno teorijo relativnosti, ki naj bi se za to dobo zaradi kvantnih učinkov porušila.
V: Kaj je prevladovalo v kozmologiji in fiziki v Planckovi dobi?
O: Zaradi izredno majhnega obsega vesolja so bili takrat najmočnejši kvantni učinki gravitacije, zato velja, da so v kozmologiji in fiziki prevladovali kvantni učinki gravitacije.
V: Kaj se je zgodilo po Planckovi dobi?
O: Neizmerno vroče in gosto stanje Planckove dobe je nasledila doba velikega poenotenja, v kateri se sila gravitacije loči od enotne temeljne sile.
