Planck Zamanı Nedir? Zamanın En Kısa ve Küçük Parçası Ne Kadar Sürer?

Planck zamanı, yani modern fizik teorilerimizin çalışmaya devam ettiği en küçük zaman birimi, $5.391247(60)\times 10^{-44}\text{s}$ olarak hesaplanmaktadır. Sayıdaki parantez içindeki sayılar, belirsizliği yüksek olan basamaklardır. Adını kuantum teorisinin kurucusu Alman fizikçi Max Planck'tan alan bir Planck zamanı birimi, ışığın boşlukta, 1 Planck uzunluğu birimi yolu kat edebilmesi için gereken süredir.

Bu, hayal edebileceğiniz en kısa zaman diliminden, "1 ân" olarak tarif ettiğiniz herhangi bir ândan çok ama çok daha kısadır. 1 saniyeden 18.548.582.300.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kat daha kısadır! Planck zamanı da, Planck birimleri olarak bilinen daha büyük bir doğal birimler sisteminin parçasıdır.

Planck Zamanı Nasıl Hesaplanır?

Planck Zamanı şöyle hesaplanır:

$t_{\text{P}}=\frac{l_{\text{P}}}{c}$

Burada $t_{\text{P}}$, Planck zamanı; $l_{\text{P}}$, Planck uzunluğu; $c$ ise vakumda ışık hızıdır. Bu denklemi, ister Planck uzunluğu olan $1.616255(18)\times 10^{-35}\text{m}$ değerini yerine yazarak, ister Planck uzunluğunu hesaplamakta kullanılan ${\ell }_P=\sqrt{\frac{\hslash G}{c^3}}$ değerini yerine koyarak bulmak mümkündür. İkincisini yapıp, Planck uzunluğunun doğanın temel sabitleri açısından karşılığını denklemde yerine yazacak olursak:

$t_{\text{P}}=\frac{l_{\text{P}}}{c}=\sqrt{\frac{\hslash G}{c^5}}$

Görebileceğiniz gibi, ilk olarak 1899'da Alman fizikçi Max Planck tarafından önerilen Planck zamanı, yalnızca 3 evrensel fiziksel sabitle tanımlanmaktadır:

• Yerçekimi sabiti ($G=6.674\times 10^{-11}N{m}^2/k{g}^2$),
• İndirgenmiş Planck sabiti ($\hslash =1.055\times 10^{-34}\text{Js}$),
• Işığın boşluktaki hızı ($c=2.998\times 10^8\text{m/s}$),

Bu sayıların değerlerini yerine yazacak olursak, Planck zamanını hesaplayabiliriz:

$t_{\text{P}}=5.391247(60)\times 10^{-44}\text{s}$

Bunun ne kadar küçük bir zaman olduğunu hayal etmek zordur: 1 milisaniye, 0.001 saniyedir. 1 nanosaniye 0.000000001 saniyedir; yani noktadan sonra 1'e ulaşmak için 8 sıfır yazmak gerekir. Planck zamanı içinse, noktadan sonra 1'e (daha doğrusu, yukarıdaki sayının ilk hanesi olan 5'e) ulaşabilmek için 43 adet sıfır yazılması gerekir.

Orijinal Planck Zamanı

Burada dikkat edilmesi gereken bir detay, Max Planck'ın orijinal makalesinde Planck zamanının $t_{\text{P}}=1.35\times 10^{-43}\text{s}$ olarak hesaplanmış olmasıdır. Bunun nedeni, iki farklı Planck sabiti bulunmasıdır: Max Planck'ın en başta keşfettiği Planck sabiti ($h$) ve günümüzde çok daha yaygın olarak kullanılan indirgenmiş Planck sabiti ($\hslash$). Bu ikisi arasındaki ilişki şu şekilde verilir:

$\hslash =\frac{h}{2\pi }$

Planck Zamanı Ne İşe Yarar?

Planck zamanı pratik olamayacak kadar küçük olduğundan, 1950'lerden önce bilim insanları tarafından büyük ölçüde göz ardı edilmiştir. En iyi ihtimalle, gerçek bir fiziksel önemi olmayan ilginç bir merak olarak kabul edilmiştir. Sonradan fizikçiler hem kütleçekimi hem de kuantum mekaniğini kapsayacak bir "her şeyin teorisi"ni aramaya başladıklarında, Planck zamanının aslında çok önemli olabileceğini fark etmişlerdir.

Planck zamanının önemi, tıpkı diğer Planck birimleri gibi, hem yerçekimi sabiti olan $G$'yi hem de kuantum teorisinin merkezinde yer alan Planck sabitini ($\hslash$) içermesidir. Anlayacağınız Planck, daha hiç kimse böyle bir bağlantı aramaya başlamadan çok önce, ta 1899 yılında, farkında olmaksızın modern fiziğin her iki yarısını da kapsayan bir formül bulmuştur!

Her ne kadar günümüzde bu fikre sıcak bakmayanlar olsa da, Planck zamanı gibi Planck birimlerinin gerçekten de fiziğin en temel ve en güçlü iki teorisini birleştirme gücü olabilir: Örneğin bir olasılık, uzay-zaman dokusunun kendisinin, Planck zamanı ve Planck uzunluğunda kuantize (yani kesintili, pikselli) olmasıdır. Eğer bu doğruysa, uzay-zaman dokusu belli bir noktada artık süreğen değil de parçalı görünüyor demektir - ve bu, fiziksel bir devrim demektir!

İşte bu nedenle fizikçiler tarafından bu birimler, genellikle yarı-mizahi bir şekilde "Tanrı'nın birimleri" olarak anılırlar, çünkü tamamen tarihsel nedenlerle var olan ve doğadan türetilmeyen metre ve saniyenin aksine, insan merkezli keyfiliği ortadan kaldırırlar. Yani Planck zamanı, diğer tüm Planck birimleri gibi, insan-yapımı olmayan, Evren'in kendisinden otomatik olarak doğan bir zaman birimidir.

Planck zamanı gibi Planck birimlerinin kullanmanın faydalı bir tarafı, bu birimleri "temel zaman", "temel uzunluk", "temel kütle" gibi birimler olarak tanımladığınızda, aşina olduğumuz diğer tüm temel sabitlerin değerinin 1 olacağıdır. Yani Planck birim sisteminde $c=G=\hslash =1$ olarak ifade edebiliriz. Modern fizik teorilerinin incelediği süre Planck zamanına (veya diğer Planck birimlerine yaklaştıkça) bozulmaya başlar. Dolayısıyla bu sınırları aşabilecek bir teori, muhtemelen görelilik teorisi ile kuantum teorisini birleştiren Her Şeyin Teorisi olacaktır.

İşte tam da bu eksiklik nedeniyle, Büyük Patlama'dan sonraki istediğimiz küçüklükte bir zamanı tanımlayamamaktayız: Modern fizik teorilerimizin Büyük Patlama'dan sonra tanımlayabileceği en küçük süre birimi $5.391247(60)\times 10^{-44}\text{s}$'dir; yani Planck Zamanı...

Ancak fizik tarihinde Planck Zamanı'na meydan okunduğu da olmuştur: Örneğin, 2003 yılında Hubble Uzay Teleskobu Derin Alan görüntülerinin analizi sırasında, bazı bilim insanları Planck ölçeğinde uzay-zaman dalgalanmalarının olduğu yerlerde, aşırı uzak nesnelerin görüntülerinin bulanık olması gerektiğini öngördüler. Ancak elde edilen Hubble görüntüleri, bu öngörüyle örtüşmeyecek derecede netti. Ancak bu meydan okumanın ne kadar geçerli olduğu tartışmalı; çünkü diğer bilim insanları bu varsayımın hatalı olduğunu söylediler: Bazıları, dalgalanmaların gözlemlenemeyecek kadar küçük olacağını söyledi. Diğer bilim insanlarıysa, Planck Zamanı'na meydan okuyan bilim insanlarının hesapladığı bulanıklaştırma etkisinin, gerçekte olması gerekenden onlarca kat fazla olduğunu, dolayısıyla beklentinin tamamen hatalı olduğunu vurguladılar.