要说普朗克常数就首先要说普朗克这个人,普朗克可以说是量子力学之父,于1918年获得诺贝尔物理学奖,和爱因斯坦并称为20世纪最重要的两位物理学家。他是最先提出能量子这个概念的物理学大牛,在“紫外灾难”中,普朗克利用量子力学的思想完美地解决了“黑体辐射”的问题,提出了普朗克辐射定律。
能量子的概念和普朗克常数都是在他在研究普朗克辐射定律的过程中提出和发现的。那普朗克常数究竟是什么呢?
普朗克常数是一个物理常数,用h表示,被用来描述量子的大小,是量子力学领域最重要的常数,其大小为6.62607015×10^(-34) J·s。人类七大基本单位之一的“千克”就是基于普朗克常数,利用质能公式转换而制定的。除了这个普朗克常数外,还有一系列的普朗克常量,如普朗克温度,普朗克时间,普朗克长度。
首先说普朗克尺度,指普朗克长度和普朗克时间,它们是指我们这个宇宙中存在的最小的尺度。其中普朗克长度的大小大约是1.62×10(-35)米,这是宇宙中最短的距离。普朗克时间是5.39×10^(-44)秒,这是宇宙中最短的时间。
那为何我们的宇宙中会存再普朗克尺度这样的时空最小间隔呢?我们可以从普朗克常数出发,因为所有普朗克常量都是基于普朗克常数导出的,而普朗克常数是量子力学领域最重要的常数之一。所以普朗克尺度之所以存在,就是因为量子力学规定了这样的宇宙。
我们可以简单地理解这样一个过程,根据海森堡的不确定性原理(测不准原理),任何一个存在,其长度越短,就代表他的位置就越确定,那就代表着速度或者说动量就越不确定。而时间间隔越短,就代表着时间越确定,就代表着能量越不确定。这时候就出现了这样一个情况,动量和能量都不确定,那就代表着能量的平均值就很大。
这时候可怕的时发生了,这个平均值很大的能量是存在于一个非常小的时空中的,当这个空间狭小到了一定程度时,能量就会高到一定程度,这时候这个狭小时空的能量密度就会很高,而根据质能公式E=mc^2,能量就是质量,当这个能量密度高于某一个平均值的时候,黑洞就出现了,这个黑洞的视界的大小就是普朗克尺度了。
而黑洞我们是有一定了解的,在视界范围内,光也无法逃出其引力范围,这意味着我们无法从其中找到任何信息,因为所有的信息都被黑洞给吃了。科学家们根据理论计算,这个普朗克尺度大小的黑洞可能就是理论下可以存在的最小的黑洞,所以小于这个尺度的范围,我们是无法研究的,那时绝对的没有“意义”。
所以可以这么说,我们对宇宙万物的认知是被量子力学里的不确定性原理给锁死了的,所有小于普朗克尺度的存在对我们而言都是没有物理意义的,普朗克尺度和普朗克常数封锁并支配者这个宇宙中的一切,我们所有的努力研究都在其规定的范围内。
普朗克长度告诉我们,这个宇宙中最短的长度也恰好对应于宇宙中最短的波长,电磁波速度为光速,根据波长与频率的关系我们就可以知道,波长越短,频率就越高。因此,这个宇宙中电磁波频率的上限就是普朗克时间的倒数。
那是不是说小于普朗克尺度的时间和长度是不存在的呢?其实不是的,这样的长度和时间是存在的,但是这对人类来说是没有意义的。因为就算小于普朗克尺度的物理现象或者物理过程是存在的,它们也不会对我们的可观测世界造成任何影响。这就是普朗克尺度,代表着我们的可感知世界,一个被量子力学锁死的世界。
我们知道温度是形容粒子运动快慢的物理量,当粒子的动能为0的时候,就达到了绝对零度,这是温度的下限,但是还是测不准原理,他告诉我们粒子不可能停止运动,所以绝对零度只能无限接近却无法达到。
那普朗克温度又是什么什么意思呢?它是自然单位系统中普朗克单位,并且是代表着量子力学中的一个基础极限的普朗克单位。普朗克温度是温度的基础上限,可以计算出大小是1.416833(85)×10^32 K。现代科学认为,任何比这更热的存在都是毫无意义的。据现时的物理宇宙学奇点大爆炸理论,我们认为,在宇宙大爆炸发生一个一个普朗克时间之后,宇宙的温度为一个普朗克温度。
好了,这就是关于普朗克常数和几个普朗克常量的基本介绍,你还知道哪些关于普朗克尺度的知识,欢迎转发评论。
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