另外的世界?物质为何不能小于普朗克长度,它真不能无限分割吗?


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人类这些年除了关注更深处宇宙的模样 , 对于微观世界的探索也不遗余力 , 毕竟微观世界的规律才是这个宇宙的“根本” 。 当然 , 想要彻底地剖析微观世界还是比较困难的 , 首先就要对物质进行分割 。

微观世界的构想图
而物质是不能无限分割的 , 在量子力学当中最小的尺寸被定为“普朗克长度” 。 那么 , 为何物质不能小于普朗克长度呢?因为再小就是另外的世界了 。

物质的尺度示意图
普朗克长度是什么?从普朗克长度的命名来看 , 它肯定和普朗克有着密切的关系 , 这位德国物理学家 , 是量子力学的重要创始人之一 。
虽然在普通人眼中 , 爱因斯坦的名气要更大一些 , 但是普朗克在物理学领域的贡献是毋庸置疑的 。 从本质上来说 , 普朗克确实对物理爱得深沉 , 并且总是有着自己特殊的见解 。

【另外的世界?物质为何不能小于普朗克长度,它真不能无限分割吗?】量子力学之父——马克斯·普朗克
比如在上世纪初 , 普朗克发表了名为《关于正常光谱能量分布定律的理论》这标志着量子理论建立 , 他指出物质辐射或者吸收的能量并非连续的 , 而是如钟表指针一般跳跃的 , 所以只能取某个最小数值的整数倍 , 而这个最小的数值就叫做能量子 。
因此 , 普朗克长度一直到现在都是量子力学当中最小的尺寸 , 它是由引力常数、光速、普朗克常数的相对值决定的 。 这个长度大约为1.6×10^-33厘米 , 只有一个质子直径的10^22分之一 。

尺度大小对比示意图
最初提出普朗克长度的就是普朗克本人 , 他希望可以建构出一个新的测量系统 , 而这个测量系统依靠的自然单位正是在普朗克质量、普朗克时间和普朗克长度上 。
值得一提的是 , 人类迄今为止找到的物质的最小级别是夸克 , 夸克预计不会超过10^18米 , 而普朗克长度还要比它更小 , 是理论上物质最小的尺度 。

物质结构的示意图
那么 , 为什么科学家认为普朗克长度就是物质的最小单位了呢?比普朗克长度还小的物质世界又是什么样的?
物质为何不能小于普朗克长度?首先大家需要明确一点 , 那就是物质其实想再细分下去也是有办法的 , 只不过这种做法并没有意义 , 因为当物质小于普朗克长度之后 , 我们所知道的物理规律都将失效 。
换句话说 , 普朗克长度之下的那个物质世界是一个“绝对未知”的地方 , 并且那里和我们所处的世界关系也不大 , 为什么这么说呢?

没人知道微观世界之下的世界是什么模样
因为在我们的认知当中 , 微观世界的变化虽然很微小但是依旧可以影响到宏观的世界 , 可是普朗克长度之下的物质世界 , 由于已经不受传统规则的限制了 , 所以那里和我们的世界是没什么共通性的 。
在这种情况下 , 我们硬要继续将无知无限分割下去 , 其实是没有任何意义的 。 更不用说以人类现在的观测和测量水平来看 , 我们也找不到更小尺度的东西了 。

我们生活在宏观世界里
就像咱们在上文中提到的一点 , 现实世界当中人类找到的最小尺度是夸克 , 而一直以来普朗克长度只算是活在理论当中的“最小单位” , 我们在现实中并未发现这么小的物质 。
除此之外 , 普朗克长度也不是随便就被定位最小单位的 , 因为根据量子引力预测之下所会发生的物理时间来看 , 当测量物体位置的精确度到了普朗克长度以下 , 用于测量位置的光子就会失效 , 因为此时黑洞已经产生了 。

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