能科普一下普朗克长度和普朗克时间吗?

能科普一下普朗克长度和普朗克时间吗?

任何物理过程中所能允许的最小时间,被称为普朗克时间。德国物理学家马克斯·普朗克(Max Planck,1858—1947) 发现了普朗克常数:

由于计算时要常用到h/2π这个数,为避免反复写 2π 这个数,因此引用另一个常用的量,约化普朗克常数

,即

此外,牛顿引力常数

以及光速

这些常数之间的联系存在一个最小长度单位,那就是普朗克长度,另一个则是普朗克质量,第三个联系则是普朗克时间:

由于引力常数和(约化)普朗克常数都是非常小的物理量,而光速又非常巨大,方程显示,时间的最小单位也必须是个非常小的量。而普朗克时间则是时间的最小单位。这意味着,自然界无论发生任何改变,改变的长度也一定超过普朗克时间。而这么短的时间,对我们来说也是难以测量的,现在我们所能精确测量的最短时间也是在 这个数量级,这个数量级被称为100 阿秒。

在普朗克时间中,光跑了1.62× 厘米,这个长度被称为普朗克长度,在这个尺度下,一种被称为量子现象的物理效应将会出现(这是原子,分子和亚原子粒子的基本运动状态),此时,量子效应难以忽视,而引力导致的空间和时间扭曲,将会影响观测,光速则决定了曲率的传播速度,这几个物理量都起到重要的作用,在另一个时间跨度中,这三个因素将不会再互相关联。

在这个规模下,物理公式是难以精确测量的,许多科学家相信我们应该把目光投向超弦。一些像弦一样的结构组成了一个九维空间和一维时间。在九个空间维中,有六个被蜷曲成一个复杂的节,剩下的三个则是我们生活的这个世界。这些弦的振动导致了基本粒子的形态,这个形态构成经历了一段漫长的时间。而“超”字则可以用来形容对称性——超对称——则可以用来描述量子化的弦。

宇宙在一个极短的时间里被创造了出来。大爆炸理论最初在1931 年由比利时牧师乔治·勒梅特(Georges Lemaître,1894—1966)提出。根据这个理论,我们今天在这个宇宙中观测到的全部内容,都曾经被压缩到一个直径只有 厘米大小的球体中(普朗克长度),之后,这个球体迅速膨胀,这颗普朗克球的温度高达 开尔文,也就是普朗克温度。科学家们之所以认为宇宙可能来自一颗这么小的球,是因为宇宙的各处年龄几乎都一致—如果宇宙各处的星系和恒星年纪都一样,那么很可能它们都来自同一个地方,有着相同的起源和过去。

量子力学原理尝试着推断出大爆炸发生的精确时间。因此有些科学家怀疑,在时间的最初,并不是“时空”中的一个点,而是整个时空连续体的一部分。我们对那个时候的了解依旧模糊,因为量子引力论仍未被接受,而量子引力论会导致时间和空间在普朗克尺度以下失去一切意义,在这个理论中,它们都是在大爆炸中被创造出来的。

也许没有一个真正的开始,也许宇宙在它的历史以前进行了一次更新。到目前为止,这些都只是推测,并且我们并不了解宇宙,有些地方我们甚至还无法观测到,我们也不知道宇宙究竟是不是无限的。

在大爆炸后的,从0 ~ 秒,被称为普朗克时代。我们对这一段时间一无所知,此时宇宙的密度和温度都达到无穷大。空间的曲率也是无穷大,在这一刻,我们所知的一切物理法则都失效了。也许在将来,弦论可以帮我们理解这段普朗克时代。

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