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宇宙的奥秘都隐藏在普朗克时间,普朗克尺度里?

 经过风雨 2019-10-11

当人类在科技的帮助下走出地球,看到浩瀚的宇宙,才知道地球和人类的渺小。对于宇宙,人类充满了好奇和无限的探索欲望,可是面对不知道有多大的宇宙,人类似乎又有点绝望。

宇宙的奥秘都隐藏在普朗克时间,普朗克尺度里?

每一人科学家都想揭开宇宙的终极奥秘,那么宇宙的终极奥秘有哪些呢?对于宇宙,人类最想知道的就是宇宙是如何诞生的,虽然现代科学认为宇宙起源于一次奇点大爆炸。但是仍然有很多的问题让人们迷惑,比如宇宙大爆炸之前是什么样子?发生宇宙大爆炸的这个奇点是如何来的?它是天然形成的还是人为制造的?

宇宙的基本物质有哪些,最少的宇宙元素是什么?宇宙生命是如何诞生的等等,这里面的每一个问题都不是人类现在有科技能够想象的。100多年前,物理学家马克斯·普朗克就发现,空间和时间都有不可分割的最小单位。后人将最小的空间尺度称为普朗克长度,即10^-35米;最小的时间尺度为普朗克时间,即10^-43秒。

宇宙的奥秘都隐藏在普朗克时间,普朗克尺度里?

人类目前已知的所有物理学定律在普朗克尺度都失去作用。大型强子机(LHC)是科学家研究高能粒子的利器,它能将质子加速到光速的99.999999%,但也只能将宇宙的真相追溯到一只苹果大小的时候。再往前,就是一面凡人无法逾越的高墙。

爱因斯坦时代,科学家提出了浩瀚的宇宙实际上是由四种基本力组成,它们是强核力、弱核力、电磁力和引力。四种力最弱的是引力,它们在其中三种面前,就是大象和蚂蚁的区别。而广义相对论是引力“王国”的统治者,爱因斯坦一生对引力的研究取得了辉煌的成绩。

可是爱因斯坦同样知道,相对于其它三种力,引力实在是太弱小了,人类即使将引力的奥秘完全掌握,也只不过是掌握了一只蚂蚁,在其中三种引力大象面前,根本不算什么。爱因斯坦在晚年曾穷尽全力想要建立大统一理论,就是将四种力统一起来,创造一个解答宇宙所有秘密的“万物理论”,但却未能如愿。

到了现代,科学家已经能够将弱核力和电磁力统一在一起,但想再走一步却困难重重。其中一个最大的难点就是建立一个超级强大的粒子加速器,这个加速器要覆盖整个太阳系,称之为恒星级粒子加速器,可以以人类的科技,这种级别的粒子加速器理论上实现都困难,更不要说成为现实了。

科学家认为,人类目前的科技水平还远远无法突破普朗克尺度。要想破解宇宙大爆炸之谜,就必须建造能量更高,规模更大的粒子加速器。而四种基本力完全有可能在极高的能量下统一起来,奏出一首美妙的“和弦”,那么当未来有一天,人类能够建造恒星级的粒子加速器的时候,是否就能够揭开宇宙的终极奥秘呢?

答案估计也是不大可能的,我们先不说微观宇宙世界的奥秘,就从宏观的角度来看,人类想要真正了解宇宙,首先我们要能够看到宇宙的全貌,走遍宇宙的每一个角落。远古时期的人们对地球的了解非常少,不知道地球有多大,也不知道地球都有哪些秘密。随着人类走进科技时代之后,交通工具越来越发达,有了速度的优势,我们可以走遍地球的每一个角落,可以走出地球。这个时候地球的很多秘密也被我们逐渐揭开,当然对于现在的地球,仍然有深海及地球内部还有着不少的秘密。

由此可见,速度才是王者,面对浩瀚的宇宙,我们仍然需要速度的优势才能走遍宇宙的每一个角落,甚至走到宇宙的边缘或者走出宇宙,那个时候宇宙的很多奥秘也就能够被我们揭开。那么人类有希望走遍宇宙的每一个角落吗?

想要走遍宇宙,就需要有超快的宇宙飞船,飞船的速度要达到多快才行?宇宙的基本速度单位是光速,所以光速在宇宙尺度上是最慢的速度,那真正的速度必然要实现超光速才行,那么需要多少倍的超光速?几十倍,几百倍甚至几千倍估计也是无法实现人类走遍宇宙的梦想。

宇宙在爆炸之后膨胀的速度超越了光速,人类现有科技能够观测的宇宙范围达930亿光年,而这个范围可能只是宇宙的冰山一角,或者只是宇宙的尘埃一样的地方。就算是现在的930亿光年,人类想要走完,那飞船的速度需要多少倍光速?是一个我们无法想象的速度。

那么人类以人类科技的发展速度,要实现光速飞行可能没有千年以上的时间是不行的,而超光速要实现恐怕就要以万年为单位了。而超光速又分为很多个级别,每一个级别的提升都需要人类付出漫长的时间,那么当人类飞船的速度达到一万倍光速的时候,人类文明有可能已经过去了几十亿年,关键是人类文明能够延续如此漫长的时间吗?

可即使人类在几十亿后,飞船的速度实现了万倍光速,那是否能够走到宇宙的边界或者走出宇宙仍然是一个未知数。而随着人类对宇宙的认知越来越多,反而感到越来越恐惧和害怕,这是为什么?

人类之所以感到害怕,是想到了一种可能,关于我们这个宇宙可能的来历。宇宙如果是来源于奇点大爆炸,那个这个奇点是如何来的,宇宙大爆炸的发生真的是自然而为吗?会不会存在人为的可能?如果是在过去,有人说我们的宇宙是被创造出来的,相信很多人都会认为是胡说八道。

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可是随着我们对宇宙的不断探索和研究,有不少人对此产生了疑问,人类走进科技发展的时代才不过数百年,已经创造了如此多的伟大成就,而我们也认识到了科技的力量,世界万物没有科技无法解释的,没有科技做不到的。只要科技力量足够强大,创造宇宙,毁灭宇宙似乎不是没有可能。

科学家提出了多元宇宙的猜想,认为宇宙不是唯一的,在我们的宇宙之外有更广阔的空间,存在着很多和我们宇宙相似的宇宙。如果多元宇宙是正确的,那么不同的宇宙年龄自然是不同的,我们的宇宙诞生了138亿年,有可能只是一个年轻的之内。宇宙之外的空间可能存在着已经诞生上千亿年甚至上万亿年的古老宇宙。

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我们的宇宙能够诞生文明,那么其它的宇宙自然也可以,而那些古老的宇宙更有可能存在我们无法想象的强大文明。如果一个古老的文明科技已经发展了数百亿年,他们自然也会做一些各种科技实验,比如像创造宇宙这种事情就有可能发生,有人猜测,我们的宇宙会不会就是诞生于一次高级文明的一次粒子对撞实验?听起来很荒谬,但仔细想想也不是完全没有可能。

如果人类文明能够一直延续发展下去,人类的科技也发展了数百亿年,或许人类也会掌握宇宙级别的粒子对撞机,这种级别的对撞击有可能跨越数万光年甚至更长,那么这样的粒子对撞实验能够发生什么是我们无法想象的,有可能创造一个宇宙也是有可能的,而粒子对撞实验本身就能够产生超乎想象的能量,这一点跟宇宙大爆炸非常相似,其中是不是有什么联系,还需要科学的不断探索和发现。

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普朗克时间,是指时间量子间的最小间隔,即普朗克时间,为 1E-43秒(即10-43s)。没有比这更短的时间存在[1]。普朗克时间=普朗克长度/光速。(注:1普朗克时=0.000000000000000000000000000000000000000001秒)

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历史起源

在100多年前的1900年,物理学家马克斯·普朗克发现,能量可以分为不可再分割的单位,并将其命名为“量子”。为了描述量子的体积,人们通常使用基本量子即普朗克量子来形容。这一发现标志着量子力学的诞生,其对科学发展起的作用超出普朗克本人的想像。普朗克长度为10-35米。普朗克时间为10-43秒。如何超越普朗克长度和普朗克时间还是个谜,因为现行物理定律在这个范围内就失效了。

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普朗克尺度

普朗克尺度,即HBAR,C,G都取为一时得到的时间,长度,质量尺度。

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

经典广义相对论的奇性不可避免,所以标准大爆炸模型中时空存在着零点,给了上帝一个容身之地。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决定,从该常数可以定出最小的长度量子,即普朗克长度,为10E-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,没有比这更短的时间存在。

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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hv,v为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数。普朗克常数的值约为:

h=6.6260693(11)×10-34J·s,或

h=4.13566743(35)×10-15 eV·s

其中电子伏特(eV)为能量单位,1eV约为1.6021766×10-19焦耳。

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[3]。

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。狄拉克常数 。其中 π 为圆周率常数 pi。狄拉克常数

念为 'h-bar' 。

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 Ei可表示为:Ei=hv。

有时使用角频率 ω=2πν :E=nћw

许多物理量可以量子化。譬如角动量量子化。 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:J=j(j+1)ћ=mћ,j=0,1/2,1,3/2,2,... ; m=-j,-j+1,...,j

因此,可称为 '角动量量子'。

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