普朗克長度

普朗克長度

時間長度質量尺度
關于宇宙是一個計算機程序的可能性,量子論還提供了看待這個問題的另外一種方式。我們在高中學過的傳統經典物理學是連續的,這意味着僅僅描述一條直線,就需要動用一個數目無窮多的點集,而量子物理實際上是數碼的。這表明存在一個最小的物理尺寸,比它更小是不可能達到的,這個所謂的普朗克長度。
  • 中文名:普朗克長度
  • 外文名:The Planck length
  • 别名:
  • 表達式:
  • 提出者:
  • 适用領域:
  • 學 科:物理
  • 屬 于:長度的量子
  • 特 征:最小的距離單位
  • 發現時間:1900年

簡介

1900年,德國物理學家普朗克脫離了經典物理觀念的束縛,推導出了黑體輻射經驗公式,即在假定物質輻射的能量不連續的情況下,它的能量隻能是某一個最小能量的整數倍。這一理論的得出,開辟了物理學的一個新領域——量子學。根據普朗克提出的量子學理論,科學家們得出了物理學上最小的距離單位普朗克長度。它由引力常數、光速和普朗克常數的相對數值決定,是物理學意義上最小的距離單位,在這一距離單位下,重力和時空不複存在,量子效應占據支配地位。

它有意義的最小可測長度。普朗克長度由引力常數、光速和普朗克常數的相對數值決定,它大緻等于1.6x10-35米,即1.6x10-33厘米,是一個質子直徑的1022分之一。

曆史

這項單位首先由馬克斯·普朗克所提出,他希望建構出一套測量系統是依照這些自然單位來施行的。其中的基礎是建在普朗克質量上。雖然量子力學和廣義相對論在提出這些單位的當時尚未出現,随後得知:在普朗克長度的距離範圍,重力預期開始會展現量子效應,進而要求一套量子引力理論來預測所會發生的物理事件。

重要性

忽略掉2π等等的因子,普朗克質量的意義大約是一個史瓦西半徑等同于康普頓波長的黑洞所帶有的質量。這黑洞的半徑大約是普朗克長度。

透過思想實驗闡明:想像要測量一個物體的位置,我們得用照在其上的光所得的反射。如果對它的位置要測到很高的精确度,我們必須用更短波長的光子,如此表示這些光子的能量會更高。如果這能量高到一個程度,原則上它們撞到物體時可以産生黑洞。這個黑洞可以“吞噬掉”光子而讓實驗失敗。通過簡單的量綱分析計算可發現當測量物體位置的精準度達到普朗克長度以下,便會發生上述的問題。

這個思想實驗涉及到了廣義相對論與量子力學(主要指海森堡不确定原理),即是說結合了兩個理論來看,我們無法對位置做出比普朗克長度還要小、還要精确的測量。因此,在任何結合廣義相對論與量子力學的量子引力理論中,若在時間短于普朗克時間、距離小于普朗克長度的尺度下,我們傳統上對時間、空間的标示将會全盤瓦解。

起因

忽略掉一些因子,例如普朗克時間是一個時間量。

普朗克時間單位标記了宇宙曆史的起點。我們現行的物理定律無法再往前探測。若往前探測,即使是愛因斯坦廣義相對論也會失效。

普朗克長度正是光束在普朗克時間内所傳播的距離,其中牛頓萬有引力常數G(6.67×10-11Nm²/kg²)、普朗克常數h(6.63×10-34J·s)以及光速c(3×108m/s)。

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