Egy 125 éves elmélet, amely ma is a Világegyetem legnagyobb rejtélyéhez vezet
A Planck-idő neve gyakran felbukkan az ősrobbanásról, a fekete lyukakról vagy a kvantumgravitációról szóló cikkekben. Talán a kedves olvasó azt gondolja, hogy ezt az időtartamot valamilyen kozmológiai megfigyelés során fedezték fel, vagy hogy közvetlenül az ősrobbanás kutatásából származik, de az igazság ennél még érdekesebb.
A Planck-idő ugyanis jóval azelőtt megszületett a fizikában, hogy bárki tudta volna, hogy a Világegyetemnek egyáltalán volt forró kezdete.
A történet főszereplője Max Planck német fizikus, aki a 19. század végén egészen más problémán dolgozott. A kutatókat akkoriban az úgynevezett feketetest-sugárzás foglalkoztatta: hogyan sugároz hőt egy felhevített tárgy. A klasszikus fizika erre képtelen volt helyes választ adni. A számítások azt jósolták, hogy egy forró test végtelen mennyiségű energiát bocsátana ki rövid hullámhosszakon, ami nyilvánvaló képtelenség volt.
1900-ban Planck egy merész feltételezéssel állt elő. Azt javasolta, hogy az energia nem tetszőlegesen folytonos, hanem apró, oszthatatlan csomagokban cserélődik ki. Ezeket ma kvantumoknak nevezzük. Ez az egyszerűnek tűnő ötlet indította el a kvantummechanika megszületését, és ezért kapott 1918-ban Max Planck Nobel-díjat.
Miközben a kvantumelmélet alapjait rakta le, Planck egy másik, kevésbé ismert kérdésen is elgondolkodott. Létezhetnek-e olyan mértékegységek, amelyek nem emberek találmányai?
A másodpercet a Föld forgásához, a métert korábban a Föld méretéhez, később egy platinarúdhoz, ma pedig a fénysebességhez kötöttük. Ezek azonban mind olyan definíciók, amelyeket egy intelligens civilizáció alkotott meg. Planck viszont olyan természetes mértékegységeket keresett, amelyek a Világegyetem bármely pontján ugyanazok lennének, függetlenül attól, hogy ki méri őket.
1899-ben észrevette, hogy a természet három alapvető állandójából – a gravitációs állandóból, a fénysebességből és az akkor általa bevezetett kvantumhatásállandóból – matematikailag létrehozhatók olyan hosszúság-, tömeg-, hőmérséklet- és időegységek, amelyekhez nincs szükség semmilyen emberi viszonyítási alapra. Ezeket nevezzük ma Planck-egységeknek. Az egyik közülük a Planck-idő.
Érdekes módon Planck nem azt állította, hogy ez a Világegyetem legkisebb lehetséges időegysége, csupán azt mutatta meg, hogy ha a gravitáció, a relativitáselmélet és a kvantumfizika alapállandóit kombináljuk, akkor természetes módon éppen 5,39 × 10⁻⁴⁴ másodperc adódik.
Csak évtizedekkel később derült ki, milyen különleges ez a szám.
Amikor Albert Einstein megalkotta az általános relativitáselméletet, majd megszületett a modern kozmológia és az ősrobbanás elmélete, a fizikusok elkezdték visszaszámolni a Világegyetem történetét. Meglepő módon éppen ennél a rendkívül rövid időpillanatnál omlottak össze az ismert egyenletek, de nem azért, mert Planck ezt előre megjósolta. Egyszerűen a természet úgy alakult, hogy az általa kiszámított természetes időskála pontosan ott jelenik meg, ahol a gravitáció és a kvantumfizika egyszerre válik meghatározóvá.
Ez az egyik legkülönösebb egybeesés a modern fizika történetében. Egy 19. századi számítás, amely eredetileg pusztán matematikai gondolatkísérletnek indult, később a Világegyetem legkorábbi ismert korszakának határvonalává vált. Ma ezért beszélünk Planck-időről.
