普朗克時間

普朗克時間

物理學名詞
普朗克時間,是指時間量子間的最小間隔,即普朗克時間,為1E-43秒(即10^-43s)。沒有比這更短的時間存在。普朗克時間=普朗克長度/光速。(注:1普朗克時=0.0000000000000000000000000000000000000000001秒)。在100多年前的1900年,物理學家馬克斯•普朗克發現,能量可以分為不可再分割的單位,并将其命名為“量子”。這樣的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hv,v為輻射電磁波的頻率,h為一常量,叫為普朗克常數。普朗克常數用以描述量子化,微觀下的粒子,例如電子及光子,在一确定的物理性質下具有一連續範圍内的可能數值。普朗克常數有重大地位,粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子質量≥普朗克常數[1]
    中文名:普朗克時間 外文名: 适用領域: 所屬學科: 提出:普朗克 時間:1900年 領域:物理

曆史起源

在100多年前的1900年,物理學家馬克斯•普朗克發現,能量可以分為不可再分割的單位,并将其命名為“量子”。為了描述量子的體積,人們通常使用基本量子即普朗克量子來形容。這一發現标志着量子力學的誕生,其對科學發展起的作用超出普朗克本人的想像。例如,把普朗克量子同光速和其他常數結合在一起,就可以得出空間和時間方面不可分割的量子,也就是最短的距離單位和最短的時間單位。普朗克長度為10的-35次方米。普朗克時間為10的-43次方秒。

普朗克

如何超越普朗克長度和普朗克時間還是個謎,因為現行物理定律在這個範圍内就失效了。因此,宇宙論學者在研究宇宙起源時,在大爆炸之後,最多就能計算到10的-43次方秒。要研究普朗克時間之前發行的事,還缺乏新定律。這種新定律,理論物理學家已研究幾十年了。

經典廣義相對論的奇性不可避免,所以标準大爆炸模型中時空存在着零點,給了上帝一個容身之地。但是考慮到量子力學的測不準原理,一些基本量度,譬如長度和時間具有測不準性。測不準的程度由普朗克常數确定,從該常數可以定出最小的長度量子,即普朗克長度,為10E-33厘米,這遠遠小于原子核的尺度。測量任何長度不可能比這個更精确,而且比普朗克長度更短的長度是沒有意義的。同樣,作為時間量子的最小間隔,即普朗克時間,為10E-43秒。沒有比這更短的時間存在。這就是說,我們不可能把黑洞縮減為數學上的一個點,同樣也不能追溯到大爆炸的真正開始時刻。

運算

普朗克尺度,即HBAR,C,G都取為一時得到的時間,長度,質量尺度。

普朗克長度l=gh/c3~10-35m=10E-33厘米

普朗克常數也使用于海森堡不确定原理。在位移測量上的不确定量(标準差)Δx,和同方向在動量測量上的不确定量Δp,有如下關系:

原理

普朗克長度lp計算如右圖,單位:米,普朗克時間為tp=lp/c=5.39121(40)×10^-44秒,

c為真空中光速,G為萬有引力常數(引力常量),G=6.67259×10^-11N.m^2/kg^2,普朗克常數記為h,是一個物理常數,用以描述量子大小。在量子力學中占有重要的角色,馬克斯·普朗克在1900年研究物體熱輻射的規律時發現,隻有假定電磁波的發射和吸收不是連續的,而是一份一份地進行的,計算的結果才能

和試驗結果是相符。這樣的一份能量叫做能量子,每一份能量子等于hv,v為輻射電磁波的頻率,h為一常量,叫為普朗克常數。普朗克常數的值約為:

h=6.6260693(11)×10^-34J·s,或h=4.13566743(35)×10^-15eV·其中電子伏特(eV)·秒(s)為能量單位:普朗克常數的物理單位為能量乘上時間,也可視為動量乘上位移量:(牛頓(N)·米(m)·秒(s))為角動量單位。

另一個常用的量為約化普朗克常數(reduced Planck constant),有時稱為狄拉克常數(Dirac constant),紀念保羅·狄拉克:

其中π為圓周率常數pi。 念為"h-bar" 。

普朗克常數用以描述量子化,微觀下的粒子,例如電子及光子,在一确定的物理性質下具有一連續範圍内的可能數值。例如,一束具有固定頻率ν的光,其能量E可為:

有時使用角頻率ω=2πν:

許多物理量可以量子化。譬如角動量量子化。J為一個具有旋轉不變量的系統全部的角動量,Jz為沿某特定方向上所測得的角動量。其值:

因此,可稱為"角動量量子"。

普朗克常數也使用于海森堡不确定原理。在位移測量上的不确定量(标準差)Δx,和同方向在動量測量上的不确定量Δp,有如下關系:

還有其他組物理測量量依循這樣的關系,例如能量和時間。

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