Planck birimleri
Planck birimleri fiziksel ölçüm birimleridir. Bu birimlerin sistemi ilk olarak Max Planck tarafından geliştirilmiştir. Beş temel Planck biriminin tanımı sadece doğada bulunan beş fiziksel sabite dayanmaktadır. Planck birimleri bu beş fiziksel sabitten herhangi birini ifade etmek için kullanıldığında, değer 1'dir. Bu, fizikçilerin fiziksel yasalarla ilgili birçok denklemi basitleştirmesine olanak tanır. Planck bu birimleri 1899 yılında önermiştir. Doğal birimler olarak da bilinirler çünkü tanımlarının kökeni herhangi bir insan kurgusundan değil, yalnızca doğanın özelliklerinden gelir. Planck birimleri, diğer sistemler arasında sadece bir doğal birim sistemidir. Benzersiz olarak kabul edilirler, çünkü bu birimler herhangi bir prototip nesnenin veya parçacığın (keyfi olarak seçilecek) özelliklerine değil, yalnızca boş uzayın özelliklerine dayanır. Planck birimlerinin tanım gereği 1'e normalize ettiği sabitler şunlardır:
- Yerçekimi sabiti, G;
- İndirgenmiş Planck sabiti, ħ;
- Vakumdaki ışık hızı, c;
- Coulomb sabiti, 1 4 π ε 0 {\displaystyle \textstyle {\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}}
(bazen ke veya k); - Boltzmann sabiti, kB (bazen k).
Bu sabitlerin her biri en az bir temel fiziksel teoriyle ilişkilendirilebilir: c özel görelilikle, G genel görelilikle ve Newton'un evrensel çekim yasasıyla, ħ kuantum mekaniğiyle, ε 0elektrostatikle ve k Bistatistiksel mekanik ve termodinamikle. Planck birimleri teorik fizik için çok önemlidir, çünkü fiziksel yasaların tekrar eden birçok cebirsel ifadesini basitleştirirler. Özellikle kuantum yerçekimi gibi birleşik teoriler üzerine yapılan araştırmalarda önemlidirler.
Planck birimleri bazen fizikçiler tarafından yarı mizahi bir şekilde "Tanrı'nın birimleri" olarak adlandırılabilir. Bu birimler insan merkezli keyfiliği ortadan kaldırmaktadır: bazı fizikçiler dünya dışı zeka ile iletişimde ölçeğe ortak bir atıfta bulunabilmek için böyle bir birim sisteminin kullanılması gerektiğini savunmaktadır. SI sisteminde tarihsel nedenlerle (insanlık tarihinde) temel birimler olarak var olan metre ve saniyenin aksine, Planck uzunluğu ve Planck zamanı kavramsal olarak temel bir fiziksel düzeyde bağlantılıdır.
Doğal birimler fizikçilerin soruları yeniden çerçevelendirmesine yardımcı olur. Frank Wilczek bunu kısa ve öz bir şekilde ifade ediyor:
...Görüyoruz ki [sorulan] soru, "Yerçekimi neden bu kadar zayıf?" değil, "Protonun kütlesi neden bu kadar küçük?". Çünkü Doğal (Planck) Birimlerinde, yerçekiminin gücü basitçe ne ise odur, birincil bir niceliktir, protonun kütlesi ise küçük bir sayıdır [1/(13 kentilyon)]...
- Haziran 2001 Physics Today
Yerçekiminin gücü basitçe neyse odur ve elektromanyetik kuvvetin gücü de basitçe neyse odur. Elektromanyetik kuvvet, yerçekiminden (kütle) farklı bir fiziksel nicelik (elektrik yükü) üzerinde çalışır, bu nedenle doğrudan yerçekimi ile karşılaştırılamaz. Yerçekiminin son derece zayıf bir kuvvet olduğunu belirtmek, Planck birimleri açısından, elmalarla portakalları karşılaştırmak gibidir. İki proton arasındaki elektrostatik itme kuvvetinin (serbest uzayda tek başına) aynı iki proton arasındaki çekim kuvvetini büyük ölçüde aştığı doğrudur ve bunun nedeni protonlar üzerindeki yükün yaklaşık olarak Planck yük birimi kadar olması ancak protonların kütlesinin Planck kütlesinden çok çok daha az olmasıdır.
Sorular ve Yanıtlar
S: Planck birimleri nedir?
C: Planck birimleri, ilk olarak Max Planck tarafından geliştirilen ve doğada bulunan dört fiziksel sabite dayanan fiziksel ölçüm birimleridir. Bu dört fiziksel sabitten herhangi birini ifade etmek için kullanıldığında, değer 1'dir.
S: Dört temel Planck birimi neye dayanır?
C: Dört temel Planck birimi sadece doğada bulunan dört fiziksel sabite dayanır; bunlar ışığın boşluktaki hızı (c), yerçekimi sabiti (G), indirgenmiş Planck sabiti (ħ) ve Boltzmann sabitidir (kB).
S: Bunlara neden doğal birimler deniyor?
C: Doğal birimler olarak adlandırılırlar çünkü herhangi bir insan kurgusundan değil, yalnızca doğanın özelliklerinden gelirler.
S: Doğal birimler fizikçilere nasıl yardımcı olur?
C: Doğal birimler fizikçilerin fiziksel yasaların tekrar eden cebirsel ifadelerini basitleştirmelerine ve soruları yeniden çerçevelendirmelerine yardımcı olur. Ayrıca birimler sisteminden insan merkezli keyfiliği de ortadan kaldırırlar.
S: Bu sabitlerin her birinin kendileriyle ilişkili en az bir temel fiziksel teorisi var mı?
C: c özel görelilikle ilişkilidir, G genel görelilik ve Newton'un evrensel çekim yasasıyla ilişkilidir, ħ kuantum mekaniğiyle ilişkilidir, ε0 elektrostatikle ilişkilidir ve kB istatistiksel mekanik ve termodinamikle ilişkilidir.
S: Planck Birimleri neden bazen yarı mizahi bir şekilde "Tanrı'nın Birimleri" olarak adlandırılabilir?
C: "Tanrı'nın Birimleri" olarak adlandırılabilirler çünkü insan merkezli keyfiliği birimler sisteminden çıkarırlar ve bazı fizikçiler dünya dışı zeka ile iletişimin ölçeğe ortak referans yapmak için böyle bir birimler sistemi kullanması gerektiğini savunurlar.
