Công thức vật lý Max Planck trong
vật lý thống kê
Hằng số Planck
Hằng số Planck, đặt tên theo nhà vật lý Max Planck, ký hiệu là h, là một
hằng số cơ bản của vật lý xuất hiện trong các bài toán của vật lý lượng tử:
với J là joule và s là giây
Khi dùng electronvolt (eV) là đơn vị đo năng lượng thì:
Hằng số này có đơn vị đo là năng lượng nhân thời gian.
Một hằng số liên quan thường gặp trong lý thuyết lượng tử là hằng số
Planck đơn giản hay hằng số Planck rút gọn, còn gọi là hằng số Planck-
Dirac, ký hiệu là (đọc là "hát ngang"), được định nghĩa là:
với π là số pi.
Hằng số Planck được dùng trong các miêu tả về các hạt cơ bản như electron
hay photon với tính chất vật lý có các giá trị gián đoạn chứ không liên tục. Ví
dụ, năng lượng của một hạt photon có tần số ν là:
Do vậy năng lượng của chùm ánh sáng (chùm hạt photon) có tần số ν chỉ có
thể có giá trị bằng số nguyên lần một năng lượng nhỏ nhất (số nguyên này
chính là số hạt photon trong chùm, và năng lượng nhỏ nhất là năng lượng của
1 hạt photon):
Hằng số Planck xuất hiện trong nguyên lý bất định nổi tiếng của Werner
Heisenberg.
Bức tường Planck
Bức tường Planck (đặt theo tên nhà vật lý Max Planck) chỉ khoảng thời gian
của lịch sử vũ trụ trong đó vũ trụ có độ tuổi bằng thời gian Planck, tức là
khoảng giây. Trước thời gian này là khoảng thời gian được gọi là kỷ
nguyên Planck, là khoảng thời gian trong đó tất cả các định luật vật lý cổ điển
hiện tại như các định luật của vật lý lượng tử gặp phải giới hạn và cần thiết
phải có một mô tả ở cấp vi mô về lực hấp dẫn (ta gọi một thuyết như vậy là lý
thuyết hấp dẫn lượng tử), mà đến nay vẫn còn là điều bí ẩn. Những hiểu biết
của chúng ta do vậy vướng phải một "bức tường" trừu tượng. Các độ đo vật
lý như áp suất, nhiệt độ cao đến mức mà không-thời gian có vẻ như đạt đến
một độ cong (curvature) vô hạn, mà ta còn gọi là một điểm kỳ dị trong thuyết
tương đối rộng[1]. Kích thước của vũ trụ tại thời điểm này có độ lớn bằng độ
dài Planck, ký hiệu , và có giá trị xấp xỉ , là độ dài vật lý
nhỏ nhất có nghĩa trong các lý thuyết vật lý hiện tại. Nó thể hiện một độ dài
tự nhiên theo đó có thể xuất hiện một lý thuyết hấp dẫn lượng tử nào đó.
Thời gian và không gian mà chúng ta hay quy ước trở thành các khái niệm rõ
ràng là phức tạp hơn nhiều "bên ngoài" bức tường Planck, tức là trong suốt
kỷ nguyên Planck. Những nghiên cứu gần đây trong ngành lý thuyết dây và
trong ngành lý thuyết hấp dẫn lượng tử vòng cũng đều cho rằng thời gian và
không gian có lẽ không phải là những khái niệm nguyên thủy mà xuất phát từ
một thực tế lý thuyết phức tạp hơn thế. Chẳng hạn như một khi đạt dến kích
thước Planck, thời gian và không gian sẽ không liên tục nữa mà dần dần có
tính chất rời rạc và không liên tục.
Chú thích
1. ^ Dĩ nhiên, giả sử chính xác là các định luật dẫn tới các vô hạn này
không còn áp dụng được trong kỷ nguyên Planck thì các vô hạn này
hoàn toàn có thể biến mất theo một thuyết hấp dẫn lượng tử nào đó và
biến đổi của vũ trụ khi đó sẽ trở nên có quy tắc hơn. Tuy nhiên khi
không có một thuyết như vậy thì khó tính toán và tiên đoán được dựa
trên các tính toán cổ điển.
Hệ thống đo lường Planck
Hệ thống đo lường Planck là được đặt theo tên nhà vật lý nổi tiếng Max
Planck sử dụng các đơn vị đo lường sau đây:
Tên Đại lượng Công thức Trị số gần
đúng trong
hệ thống SI
Hằng số
Planck
năng lượng.thời
gian (Joule.s)
Độ dài
Planck
khoảng cách (L)
1.616 × 10−35
m
Khối
lượng
Planck
khối lượng (M)
2.177 × 10−8
kg
Thời gian
Planck
thời gian (T)
5.391 × 10−44 s
Nhiệt độ
Planck
nhiệt độ
(ML2T−2/k)
1.415 × 1032 K
Điện tích
Planck
điện tích (Q)
1.875 × 10−18
C
