普朗克常量是怎麼確定的?

處女座之男

包括普朗克長度、普朗克時間在內都屬於普朗克單位制,這是著名物理學家馬克斯·普朗克提出的一種自然單位制,可用於簡化物理學中的公式。有關普朗克長度和時間的確定,首先要確定普朗克質量,而普朗克質量又與康普頓波長和史瓦西半徑有關,而康普頓波長和史瓦西半徑則又與量子力學和相對論有關。

為了準確測量一個很小粒子的位置,需要用波長很短,即能量很高的光照射到該粒子上,然後測出反射回來的光。但如果粒子太小,所需照射光的能量太高,當它們發生碰撞時就有可能坍縮為黑洞,導致光子不會被反射回來。再根據量子力學中的測不準原理(一個粒子的位置與速度或者說動量無法同時測得),可以得到粒子位置的不確定性要大於等於h/(mc),而h/(mc)就被定義為康普頓波長:

其中λ為康普頓波長,h為普朗克常數,ħ為約化普朗克常數(h=2πħ),m為粒子的質量,c為光速。

另一方面,根據廣義相對論,任何物質被壓縮到足夠小時都會坍縮成史瓦西黑洞,它的半徑被稱作史瓦西半徑。當康普頓波長與史瓦西半徑相當時,對應的質量被稱作普朗克質量,其表達式如下:

其中mP是普朗克質量(約為2.18×10^-8千克),G為萬有引力常數。

此時,對應的史瓦西半徑即為普朗克長度lP:

這個長度大約為1.62×10^-35米,這是最小的可測長度。

另一方面,普朗克時間tP被定義為真空中的光行進1普朗克長度所耗費的時間,其表達式如下:

這個時間大約為5.39×10^-44秒,這是最短的可測時間。根據上述定義,普朗克長度除以普朗克時間即為光速。


火星一號

1900年,科學家普朗克,創建量粒理論。

因為,觀測黑體輻射中,任何諧振子,可謂能量狀態,不是連續的。

所以,普朗克認為,導致黑體輻射東西,應該是孤立的,一份能量粒子。像雨滴點。

並且,若輻射粒子,含極限頻率γ。那麼,一份黑體輻射能量大小,應該是γ整倍數。方程E=hγ,h普朗克常量。

在不確定性原理中------粒子位置的不確定性×粒子速度的不確定性×粒子質量≥普朗克常數。h=6.6260693(11)×10^(-34) J·s


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