Планковская длина и планковское время

Есть ли у природы следующий, еще более глубокий структурно-иерархический уровень и каковы его масштабы? На сегодняшний день нам доступны наименьшие расстояния порядка 10-18 м (одна миллиардная от одной миллиардной доли метра). Это в тысячу раз меньше размера нуклона, и это тот предел, до которого мы можем проверить выводы теорий в эксперименте.

 

Но физики-теоретики не сидят без дела и строят гипотетические теории того, как может быть устроен следующий структурно-иерархический уровень организации материи. Проблема сейчас не в том, что никто не может построить новой теории, а в том, что вариантов теорий слишком много, а эксперимент пока не позволяет «отделить зёрна от плевел».

 

Интересно, что масштаб следующего уровня (названия которому еще не дали) уже понятен. Предполагают, что в природе есть минимальный размер — «квант длины», меньше которого не может быть ни объектов, ни расстояний, и этот квант — так называемая планковская длина. Эту величину получил Макс Планк еще в начале ХХ века из соображений размерности, комбинируя фундаментальные константы: гравитационную постоянную, скорость света и постоянную Планка. Планковская длина составляет около 10-35 м. Это во столько же раз меньше достигнутого предела расстояний, во сколько последний меньше размера человека. Для выхода на такие масштабы нам потребовался бы ускоритель размером с Галактику!

 

Планковская длина: Формула планковской длины м, где G — гравитационная постоянная, c — скорость света, ℏ = h/2π - постоянная Планка.

Планковское время: tp = lp/c = 5x10-44 с.

Из тех же мировых констант по тому же принципу размерностей можно вычислить также планковскую энергию, планковскую массу и планковскую температуру.

 

Полагают, что именно такого — планковского — размера была только что родившаяся Вселенная. Представляется вероятным, что и размеры фундаментальных частиц того же порядка.

 

Из тех же фундаментальных констант можно составить комбинацию с размерностью времени — это будет планковское время. С этого момента в космологии начинают счет времени. Величина его порядка 10-44 с.

 

Одним из перспективных кандидатов на роль «теории всего сущего», описывающей самый глубинный уровень организации материи, является теория струн. Математически она чрезвычайно сложна (и недоступна даже большинству физиков). Попытаемся познакомиться с ней «на пальцах».

 

После 1971 года просто «струны» переименовали в «суперструны». Это произошло после того, как в теорию был введен особый принцип «суперсимметрии», связанный со спином. Мы не будем заострять на этом отличии внимание.