量子力學中普朗特常數代表什麼?原來時間是一段、一段的量子組成

2020-12-05 量子探索

量子講堂第二期:在量子力學中有一個十分重要的物理常數,即普朗克常數,它代表著量子的最小單位,那麼普朗特常數究竟有什麼現實意義呢?

在第一期的量子講堂中,我們了解到:原來量子並不是一種實際的粒子,而是物理量的最小單位,量子的概念最初是由德國物理學家普朗克在1900年提出的,普朗克提出最初的能量子代表的是能量的最小單位,進而普朗克又提出了量子力學中一個十分重要的物理量:普朗克常數,從普朗克常數又可以推導、變形出多個常數,例如:普朗克時間、普朗克長度、普朗克能量,它們究竟代表著什麼呢?

普朗克常數,即h=6.62606957(29)×10-34 J·s,如果從數學意義上來說:普朗克常數本身並沒有什麼特別,它與萬有引力常數G、真空中光速C等物理常數一樣,都是在特定的規律、定理中被推導出來的,但如果從物理意義上來講,普朗克常數的出現毫無疑問是革命性的,它是由普朗克在計算中創造性的提出的,並且從根本上動搖經典力學在微觀粒子世界中的統治地位,因為如果長度、能量、時間這些物理量存在著最小單位,那不就意味著空間、時間並非是連續的,而是由一段、一段的量子(最小單位)組成的嗎?

能量的最小單位是hv,即普朗克常數*輻射電磁波的頻率,意味著能量是由一段又一段的hv組成的,世界上不存在比它更小的能量。

時間的最小單位是1E-44秒(即10-44s),這個時間的最小單位被成為時間量子,這意味著時間是由一段、一段的時間量子(10-44s)組成的,世界上不存在比時間量子更短的時間。

長度的最小單位是gh/c3~10-35m=10E-33釐米,代表著空間是由一段、一段的長度量子(10E-33釐米)組成的,世界上不存在比長度量子更短的長度。

講到這裡,可能大家會有些困惑:我們熟悉的宏觀世界怎麼在量子領域會變成一段、一段的了?為何我們感知不到著一段一段的量子呢?這些物理量究竟有什麼現實意義呢?

準確來說探究普朗克時間、普朗克長度的現實意義是不現實的,因為普朗克時間實在是太短了,短的甚至讓我們來不及思考,普朗克長度實在是太短了,即使使用目前任何一款最先進的顯微鏡都無法觀測得到,但可以確定的是:如果某件時間能夠在普朗克長度發生的話,那麼它一定會在普朗克時間內發生,如果用量子的觀點去觀察物質的話,那麼一個小小的質子都會像整個宇宙那樣龐大,所以說即使微觀世界是由一段、有一段的量子組成的,但是在宏觀世界中,這些量子效應也無法被人類所感知,就像相對論中的時間膨脹效應只能在光速、接近光速的環境中被感知一樣,不是它們不存在,而是它們實在是太小了,在宏觀世界中,我們還是被經典力學所統治。

對於普朗克常數的現實意義,其實連普朗克常數的創造者物理學家普朗克都講不清,普朗克曾說:我也不知道這個常數實際代表著什麼,但我相信普朗克常數是一個純自然的長度,它要比一些人為創建的物理量更有意義。

如果喜歡量子力學,請關注我哦,在下一期中我和大家接著聊一聊神奇的量子力學。

相關焦點

  • 想要學好量子力學就必須明白此概念:量子不是粒子,而是一種概念
    量子講堂第一期:量子力學中的量子並不是一種實在粒子,而是一種物理概念量子力學的誕生絕非是一種偶然,而是物理學發展的必然結果,因為在19世紀末期,由伽利略、牛頓構建的經典力學物理體系趨於完善,物理學家一度認為世界上所有的事情都可以使用經典力學去解釋
  • 量子力學中的「量子」,到底是什麼意思?
    我們都知道量子力學和相對論,是近代物理的支柱。但是量子力學卻有著很多非常規,違反人們經驗的規律,比如它的疊加性、非定域性和隨機性。而觀察對於一個物理世界而言,也有著和宏觀世界不同的作用。而量子力學中的量子到底指什麼,很多人都不知道。
  • 在人眼可見的物質上實現量子糾纏是什麼概念?芬蘭科學家闖入禁區
    現代物理學體系的兩大支柱是相對論與量子力學,牛頓的經典力學與愛因斯坦的相對論主要是解釋宏觀物質世界的,而量子力學是興起20世紀初、主要解釋微觀粒子世界的物理學分支,眾所周知,宇宙中宏觀物質是由微觀世界的粒子組成的,根據這一認知進行推理,應用於宏觀世界的經典力學與相對論也應該同樣適用於微觀粒子世界,但是20世紀初量子力學的興起卻徹底改變了這一認知。
  • 結果再等一段時間吧
    結果再等一段時間吧) 他在摘要中寫道:通過理解量子力學中的無量綱常數——精細結構常數,並將此過程中發展出來的數學方法用於解決黎曼猜想。物理學科普作家、科學網博主張軒中從物理的角度向《中國科學報》記者做了分析,他表示,精細結構常數是一個會「跑動」的數,描述兩個電子相互吸引力大小,它的耦合常數隨著時間的變化而變化,並不是一個「真的常數」。
  • 結果再等一段時間吧—新聞—科學網
    他在摘要中寫道:通過理解量子力學中的無量綱常數——精細結構常數,並將此過程中發展出來的數學方法用於解決黎曼猜想。   物理學科普作家、科學網博主張軒中從物理的角度向《中國科學報》記者做了分析,他表示,精細結構常數是一個會「跑動」的數,描述兩個電子相互吸引力大小,它的耦合常數隨著時間的變化而變化,並不是一個「真的常數」。
  • 和普朗克常數無關的量子效應
    這裡h就是著名的普朗克常數而ν是光的頻率。自此,普朗克常數(或約化普朗克常數ħ = h /2π)開始出現在描述各種微觀粒子性質的物理量中,比如自旋⻆動量等於ħ的整數或半整數倍,原子或分子的大小正比於ħ的平方。在各種量子效 應,比如量子隧穿和能級分裂,我們也都能看到普朗克常數扮演的重要⻆色。現在普朗克常數已經成為量子效應的代名詞。
  • 量子力學:量子糾纏到底糾纏什麼?怎麼纏?簡單解釋給你聽
    聲明:本文一切資料來源於網絡和書籍(若侵則刪),而本人非專業人士,所寫內容僅代表個人觀點,也可能會有錯漏,歡迎大家指正和補充,不喜勿噴,謝謝!大家好,我是舒宜昂。今天我們來聊一聊量子力學。(文章最後有我個人對文章重點的總結,趕時間的話可以直接跳到最後面看總結。)
  • 量子力學:量子糾纏到底糾纏什麼?怎麼纏?簡單解釋給你聽!
    聲明:本文一切資料來源於網絡和書籍(若侵則刪),而本人非專業人士,所寫內容僅代表個人觀點,也可能會有錯漏,歡迎大家指正和補充,不喜勿噴,謝謝!大家好,我是舒宜昂。今天我們來聊一聊量子力學。(文章最後有我個人對文章重點的總結,趕時間的話可以直接跳到最後面看總結。)
  • 愛因斯坦的骰子代表什麼?有什麼意義?人類要重新認識量子力學?
    愛因斯坦的骰子代表什麼?有什麼意義?人類要重新認識量子力學?說到量子力學,可能很多人腦海中浮現的第一個例子就是薛丁格的貓,可是許多人對這個概念都有著非常大的誤解,這個實驗和愛因斯坦還有關係。上世紀30年代,愛因斯坦和另一位物理學家玻爾吵了一架,愛因斯坦生氣地說,上帝不擲色子,許多人都覺得愛因斯坦不認同量子力學,事實果真如此嗎?薛丁格的貓其實一直以來我們都誤會了愛因斯坦,他並不是反對所有量子力學,只是不喜歡其中一些極端的觀點。愛因斯坦在當年發表論文,反對了量子力學中的概率問題,同時也得到了薛丁格的支持。
  • 量子力學與相對論是否矛盾?引力似乎能給出答案
    那麼,這有什麼用呢?愛因斯坦通過應力-能量張量告訴我們,物質是引力的來源。但是在量子學理論中,這種應力-能量張量不是由數字組成,而是由所謂的非交換算子組成。
  • 量子力學的發展史----浦劍的介紹
    量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。量子力學是描寫原子和亞原子尺度的物理學理論[1]。該理論形成於20世紀初期,徹底改變了人們對物質組成成分的認識。微觀世界裡,粒子不是撞球,而是嗡嗡跳躍的概率雲,它們不只存在一個位置,也不會從點A通過一條單一路逕到達點B[1]。
  • 時間是人的幻覺嗎?量子力學解釋時間的本質
    理解相對論的概念和預測通常被認為是困難和反直覺的,相比之下量子力學的許多基本原理和含義可能看起來更加詭異,但量子力學的很多假設和理論已被反覆證明是真實的,它現在是有史以來最嚴格測試的物理模型之一。理解量子力學中的時間概念,先要從什麼是量子開始說起。
  • 愛因斯坦一生中最大的錯誤是哪個?宇宙常數還是量子力學?
    愛因斯坦犯過兩個最大的錯誤,一個是他承認的宇宙常數問題,另一個是他一起開創,但卻愛恨交加反對了一輩子的量子力學。著名的愛因斯坦研究專家亞伯拉罕·帕斯在《愛因斯坦曾住在這裡》一書中說就算1925年後,愛因斯坦改行釣魚以度過餘生,這對科學來說也沒什麼損失。下面來看偉大的愛因斯坦到底犯了多大錯,居然淪落到釣魚都沒啥影響?
  • 時間本質究竟是什麼?普朗克時間:最短時間間隔究竟意味著什麼?
    大家好,歡迎收看量子科普第125期,今天和大家聊一聊關於萬有引力本質的問題關於時間的問題,不論是哲學家、數學家,還是物理學家,始終都沒有辦法弄清楚它的本質,那麼時間的本質究竟是怎麼呢上文中提到,時間是用來記錄物質運動與能量傳遞的,所以宇宙中什麼時間誕生了物質運動與能量傳遞,時間就在什麼時候誕生,根據目前科學界接受程度最廣的一種理論,即宇宙大爆炸理論,時間誕生於137億年前的那場宇宙大爆炸,在大爆炸中時間、空間、物質在奇點中誕生,研究137億年前的時間沒有任何現實意義,脫離空間、物質研究時間也沒有任何意義
  • 物理學「神獸」薛丁格的貓,到底代表了什麼?答案比你想像的複雜
    今天我們來討論一個讓很多人感到疑惑的問題,「薛丁格的貓」到底代表了什麼?為什麼這個思想實驗經常被人提及,它對我們的科學發展有什麼幫助嗎?其實重要的並不是貓咪,而是貓咪所處的狀態「生死之間」,如果不打開盒子,我們就無法判斷貓咪的生死,這個時候這只可憐的貓就是生和死兩種狀態共存。
  • 宇宙的時鐘可能比我們想像的要大:時間有流逝感,但時間是什麼?
    這樣的想法可以幫助科學家們,提出更接近於做實驗來闡明萬物的理論,這是一個將20世紀物理學的兩大支柱相協調的總體框架——量子力學,它著眼於現存最小的物體,而阿爾伯特·愛因斯坦的相對論則描述了最大的物體。我們大多數人都對時間的流逝有某種感覺。但時間到底是什麼?
  • 精細結構常數是什麼?蘊藏宇宙的奧秘?物理學中最大的迷之一
    媽咪說:知識就是力量上期視頻當中咱們介紹了量綱在物理學中的重要性,今天咱們來說說精細結構常數α,精細結構常數是物理學中為數不多的無量綱的常數之一
  • 一瞬間到底是多長時間?量子之父告訴你:其實時間也存在最小單位
    如果真的存在最短的時間單位,那麼人類生存的宇宙不就成了由一幀一幀的畫面組成的電影了嗎?如今我們對於「時間」這個維度,主要還是以經典物理學的觀點去思考,但如果以非經典、即量子的角度去看待「時間」這個維度,其實時間也是存在最小的、不能再被分割的單位,在量子力學中,如果某種物理量存在最小的、無法被分割的基本單位,就意味著這種物理量是可以量子化的,而這個最小單位就是量子,1900年德國物理學家普朗克在研究黑體輻射問題時首次提出「量子」,而量子的最小單位即普朗克常數就是:h=6.62606896
  • 我們只是隨口就說量子,你知道什麼是量子嗎?
    量子是現代物理學的重要概念。最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。量子一詞來自拉丁語quantus,意為「有多少」,代表「相當數量的某物質」。量子是數學概念,用來描述光子、質子、中子、電子、介子等基本粒子的能量特性。
  • 普朗克常數與一系列普朗克常量分別是什麼?它們支配著這個世界!
    那普朗克常數究竟是什麼呢?普朗克常數是一個物理常數,用h表示,被用來描述量子的大小,是量子力學領域最重要的常數,其大小為6.62607015×10^(-34) J·s。人類七大基本單位之一的「千克」就是基於普朗克常數,利用質能公式轉換而制定的。除了這個普朗克常數外,還有一系列的普朗克常量,如普朗克溫度,普朗克時間,普朗克長度。