普朗克尺度
马克斯·普朗克提出的理论
普朗克尺度,即ћ, c, G都取为一时得到的时间,长度,质量尺度。
基本介绍
经典广义相对论奇性不可避免,所以标准大爆炸模型中时空存在着零点。但是考虑到量子力学的不确定性原理,一些基本量度,譬如长度和时间具有不确定性。不确定的程度由普朗克常数确定,从该常数可以定出最小的长度量子,即普朗克长度,为1.6×10-33厘米,这远远小于原子核的尺度。测量任何长度不可能比这个更精确,而且比普朗克长度更短的长度是没有意义的。同样,作为时间量子的最小间隔,即普朗克时间,为10-43秒。没有比这更短的时间存在。这就是说,我们不可能把黑洞缩减为数学上的一个点,同样也不能追溯到大爆炸的真正开始时刻。
相关公式
是有意义的最小可测长度,小于这个长度则处于不可观测范围。普朗克长度公式推导过程见文末参考资料《电磁与引力作用形式对照(第二版)》。
普朗克常数记为h,是一个物理常数,用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色,马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现,只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率。这关系称为普朗克关系,用方程表示普朗克关系式,
其中,E 是能量,h 是普朗克常数,ν 是频率。
能量单位为电子伏特(eV):e 为电子,电量为-1.6×10-19C,经过电压为1V的电场时,获得的能量即为1eV=1.6×10-19J。
普朗克常数的值约为:
普朗克常数的物理单位为能量乘上时间,也可视为动量乘上位移量:
牛顿(N)·米(m)·秒(s))为角动量单位
另一个常用的量为约化普朗克常数(reduced Planck constant),有时称为狄拉克常数(Dirac constant),纪念保罗·狄拉克
其中 π 为圆周率常数 pi。ћ
普朗克常数用以描述量子化,微观下的粒子,例如电子及光子,在一确定的物理性质下具有一连续范围内的可能数值。例如,一束具有固定频率 ν 的光,其能量 E 可为:
有时使用角频率 ω = 2πν :
许多物理量可以量子化。例如角动量量子化。J 为一个具有旋转不变量的系统全部的角动量, Jz 为沿某特定方向上所测得的角动量。其值:
因此,ћ角动量量子
相关定理
普朗克常数也使用于海森堡不确定原理。在位移测量上的不确定量(标准差)Δx,和同方向在动量测量上的不确定量 Δp ,有如下关系:
参考资料
最新修订时间:2024-05-16 16:02
目录
概述
基本介绍
相关公式
参考资料