當前位置:
首頁 > 哲理 > 普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的

普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的

長度是否無限分割?想必絕大多數人的回答是:當然,長度當然是可以無限分割的。


長度真的可以無限被分割嗎?

在初中學習數學的時間我們知道這樣一個概念:無限小,無限小意味著小到沒有邊界,沒有最小,只有更小,這就代表著長度是可以無限分割的,莊子云:一尺之棰,日取其半,萬世不竭,講的也是這個道理,舉一個生動的例子:我們將一個筷子對摺,每對摺一次,筷子的長度就要縮短二分之一,那麼我們將筷子對摺N次,筷子的長度就會縮小為原來N個二分之一倍,雖然從操作的角度講很難,但從理論上來說,這個過程可以無限的進行下去,也就意味著筷子的長度可以無限縮短。

普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的

但如果我們將長度無限分割奉為真理,那麼在邏輯上就會出現一些悖論,最著名的就是古希臘哲學家提出的:芝諾的龜,如果我們承認是無限可分的,那麼從邏輯上講,我們就永遠不可能追上前面那隻緩慢的烏龜,這個邏輯上的悖論困擾了數學家很多年,但如果承認長度不是無限可分的,那麼整個經典力學的基本就面臨著崩塌的危險。

普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的


普朗克常數引發的思考

1900年,德國物理學家普朗克在研究黑洞輻射的問題時候遇到了一個嚴重問題,因為當時計算黑洞輻射分別需要使用到兩個公式,其中一個公式在短波輻射中適用,在長波輻射中不適用,另外一個公式在長波輻射中適用,在短波輻射中不適用,普朗克在一次很偶然的數學計算中,將兩個公式強行拼成了一個公式,普朗克得出的這個黑體輻射公式可以很好的解釋一切波長的能量輻射問題,但是必須在這個公式中加入一個前提:能量的輻射連續不斷的,而是一段、一段的,由能量的最小單位(量子)傳遞的,後來普朗克根據能量輻射公式推導出了一個物理常數:普朗克常數h=6.62607015×10-34 J·s,然後通過普朗克常數又推斷出了很多個物理常數,例如普朗克溫度、普朗克時間、普朗克長度等等。

普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的

其中的普朗克長度就是指長度的最小單位,即1.6x10-33厘米,我們可以將普朗克長度理解成一個質子直徑的10的22次方分之一,即使使用目前最先進的電子顯微鏡,也無法觀察到它,因為它在由粒子組成的微觀世界都可以小到忽略不計,但由於普朗克長度是通過公司推導出來的,所以更為嚴謹的說:普朗克長度是具有意義的最小可測長度,或許存在比普朗克意義還要短的長度,但它不具有現實意義,就像在數學解方程中得出的解是虛數,或者在相對論體系內討論超光速一樣,這些都沒有現實意義。

普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的

從這個角度上來說,任何趨於無限小的長度都不會小於普朗克長度,不然這個無限小就失去了存在的意義,例如:宇宙中十分常見的天體黑洞,雖然黑洞會由於重力崩塌的作用無限向內坍縮,體積將會無限變小,但黑洞的體積也不會小於普朗克長度,或者說黑洞實體(並非事件視界)就是普朗克長度,這裡補充一下,普朗克長度與普朗克時間等物理常數是可以相互推導的,例如光運動普朗克長度所需要的時間就是普朗克時間,也就是時間的最小單位。

普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的


世界是不連續的

剛才提到了黑洞體積的問題,體積分為三個維度:長、寬、高,這三個維度通過長度來表示,三者共同構成了空間,等一下,既然長度存在著最小單位,那豈不意味著空間也是由一段、一段的最短長度構成的了嗎?或者說我們生存的空間、世界也是不連續的,作為人類的我們也是一段、一段的。

普朗克長度背後的深刻意義,量子力學告訴我們:世界不是連續的

我們存在的世界是不連續的?而是一段、一段的?這的確與我們的常識不符,當然,我們對這個觀點感到疑惑、甚至是質疑也無可厚非,因為我們生存於宏觀低速世界,所以我們的常識、認知也是基於宏觀低速世界形成的,對於宏觀高速世界、微觀粒子世界的特性,對於我們完全是陌生的,或者說是難以接受的,如果在現實生活中,我們對別人講:原來我們的身體不是連續的,而是一段一段的,那麼我們百分之百會被認定為是精神不正常,因為一些微觀粒子的特性,包括普朗克長度這些物理常數只有在微觀世界才能體現,一旦轉換到宏觀世界,這些量子效應、最短長度都可以選擇忽略不計了。

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!

TAG: |