什么是普朗克量表(Planck Scale)?

在物理学中,普朗克尺度指的是一个非常大的能量尺度(1.22×1019gev)或者是一个非常小的尺度(1.616x10-35m),其中重力的量子效应在描述粒子相互作用时变得非常重要,量子的不确定性是如此强烈,以至于像局域性和因果关系这样的概...
在物理学中,普朗克尺度指的是一个非常大的能量尺度(1.22×1019gev)或者是一个非常小的尺度(1.616x10-35m),其中重力的量子效应在描述粒子相互作用时变得非常重要,量子的不确定性是如此强烈,以至于像局域性和因果关系这样的概念变得不那么有意义了。今天的物理学家非常有兴趣学习更多关于普朗克尺度的知识,因为量子引力理论是我们目前所缺乏的。如果一个物理学家能够提出一个与实验相符的引力量子理论,那么普朗克时代就在宇宙大爆炸之后立即出现光物理的一个基本事实是,光子(光粒子)携带的能量越多,它的波长就越小。例如,可见光的波长约为几百纳米,而能量更大的伽马射线的波长约为原子核的大小,普朗克能量与普朗克长度相关,因为光子需要有普朗克尺度的能量值才能拥有像普朗克长度一样小的波长如果物理学家能够提出一个与实验相符的量子引力理论,这实际上保证了他们获得诺贝尔奖更复杂的是,即使我们可以创造出一个如此充满能量的光子,我们也不能用它来精确测量普朗克尺度的东西——它的能量如此之大,以至于光子在返回任何信息之前会坍缩成黑洞。因此,许多物理学家认为,普朗克尺度代表了我们可以探测到的距离有多小的某种基本限制。普朗克长度可能是有物理意义的最小尺度,在这种情况下,宇宙可以被看作是由“像素”组成的织锦,每个像素的直径都是一个普朗克长度普朗克能量尺度几乎是难以想象的大,而普朗克尺度则几乎是难以想象的小。普朗克能量大约是我们最好的粒子加速器所能达到的能量的五分之一倍,而我们最好的粒子加速器是用来创造和观察奇异的亚原子粒子。一个强大到足以直接探测普朗克比例尺的粒子加速器,需要有一个与火星轨道大小相似的周长,由大约和我们的月球一样多的物质构成在可预见的将来,这样的粒子加速器不太可能建成,物理学家们正在寻找其他方法来探测普朗克尺度。一种是寻找巨大的“宇宙弦”,它可能是在宇宙整体太热、太小而具有普朗克级能量的情况下产生的。这可能发生在第一次宇宙大爆炸后万亿分之一秒
  • 发表于 2020-08-21 16:15
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  • 分类:科学教育

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