¿Por qué la velocidad de la luz a la quinta potencia es un término en la ecuación para la energía de Planck?

Hay un par de respuestas, que creo que son todas equivalentes.

Primero, si ya inicias sesión en la forma general de energía de Planck, es decir:

[matemáticas] \ displaystyle E_P = \ sqrt {\ frac {\ hbar c ^ n} {G}} [/ matemáticas]

para algunos [matemática] n [/ matemática], entonces la opción [matemática] n = 5 [/ matemática] es la única opción que da unidades de energía. Esa es una especie de respuesta de análisis dimensional de la escuela secundaria.

Del mismo modo, si define la energía de Planck como el equivalente de energía de la masa de Planck, es decir, [matemática] E_p = m_Pc ^ 2 [/ matemática], su elección se ve forzada por la expresión de la masa de Planck como

[matemáticas] \ displaystyle m_p = \ sqrt {\ frac {\ hbar c} {G}}. [/ matemáticas]

Pero si está buscando algo más profundo, probablemente quiera preguntar sobre definiciones. Las unidades de Planck a veces se describen como la propiedad “máxima” (o a veces “mínima”) que una cosa puede poseer o exhibir. La masa de Planck en particular a veces se describe como la masa máxima que podría tener una partícula elemental.

Eso está muy bien, pero esa no es la definición. De hecho, si no conoces alguna otra física, ni siquiera está claro que tal masa deba existir. Incluso si creías que existe, ¿cómo lo resuelves?

La definición de masa de Planck es la masa a la cual el radio de Schwartzchild de una partícula es igual a su longitud de onda de Compton (módulo de factor de escala por conveniencia). La fórmula anterior para la masa de Planck proviene de igualar estas dos cantidades. Esa es la parte de la historia que tiene un significado físico, no el exponente de [matemáticas] c [/ matemáticas].

Pregunta: ¿Por qué la velocidad de la luz a la quinta potencia es un término en la ecuación para la energía de Planck?

Nos centramos principalmente en la velocidad de la luz ‘c’, la constante gravitacional ‘G’ y la constante ‘Plan’ de Planck. Estos tres son términos principales que suponemos que se utilizarán en la energía de Planck. Ahora, calcularemos la energía de Planck usando análisis dimensionales.

Saldrá con energía de Planck direccional proporcional a la potencia 5/2 de ‘c’. Todo depende de las unidades a satisfacer. Resulta ser este número.

Usando la fórmula correcta:

Masa de Planck = √ (hc / 2 G)

Energía de Planck = √ (hc / 2 G) * c ^ 2

E = mc ^ 2; arriba no está de acuerdo con la técnica que usamos para encontrar el tiempo de Planck y la longitud de Planck.

La velocidad de la luz a la quinta potencia no es un término en la ecuación para la energía de Planck, es un factor. Y es un factor porque solo hay una combinación de unidades básicas de Planck que hacen las unidades de energía, y esa combinación implica c a la potencia de 2.5, o c a la potencia de 5 bajo un signo de raíz cuadrada.