普朗克时间、长度和质量的物理意义是什么?
编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-08-21 09:01:30
没有物理意义。
普朗克单位是1899年由马克斯·普朗克在一篇提交给普鲁士科学院的论文中推导出来的。他想要定义一些“宇宙单位”,将人的因素从我们定义事物的方式中去除。
目前,我们所有的单位都是基于任意的以人为中心的测量——第二个单位是基于我们特定的行星的轨道周期,米是基于我们特定的行星的半径,千克是基于我们喜爱的某种丰富的化学物质的质量。
这些完全武断的测量方法对我们研究宇宙是如此重要,没有根本的理由——但它们确实如此重要。
因此,普朗克希望找到一些“自然单位”——即“宇宙给予我们的”单位,而不是人类偶然的推理。
因此他把5基本常数(普朗克常数降低ℏ= h2π,引力常数[数学][/数学],电常数k = \[数学]压裂{1}{4 \π\ epsilon_0}[/数学),热常数k_b[数学][/数学]和光速,[数学]c[/数学],并结合他们在不同的比率。
虽然这些常数的个体值是单位相关的,但它们的比率在所有单位系统中表示相同的数量——因此结果输出是一个基本的“单位”。
因此,诀窍就是找到这5个常数的不同组合,从而得到长度,质量,时间等等。
在这个单位系统中,5个常数都等于1:[math]\hbar =c= k_b=G =\frac{1}{4\pi \epsilon = 0}=1[/math]。
这就是普朗克单位。
它们是一个很好的、“自然”的单位系统,不依赖于人类的任意选择。
除了……这完全一样。
为什么我们用[math]\hbar[/math]而不用[math]h[/math]?为什么用[数学]因子1/(4\pi)[/数学]来表示电常数?
这样的“自然单位”有无数种,具体取决于你决定使用什么基本量——而且普朗克单位确实有不同的版本。
除此之外,普朗克单位本身就没有基本的物理意义。
现在,确实有一些结果特别是对普朗克长度,即试图调查这个能量规模进入重力的量子理论的领域,但考虑到我们还没有引力的量子理论,除了一个警告说“我们不知道这里发生了什么”是纯粹的假说。
同样的事情也适用于超越普朗克时间的宇宙学(因为那一点的尺度长度等于普朗克长度):我们只是不知道发生了什么。物理学在这些尺度上被打破了。
时空不是在普朗克长度上量化的,除非在一些非常非常脆弱的假设边缘理论中。