能不能通俗易懂的解释下为什么普朗克常量是物理中的最小划分，再小会出现什么后果？

普朗克常数是通过“黑体辐射”实验发现的。至于为什么是能量的最小划分？简单来说，因为只有这样才与实验结果相符合。再小会怎么样？这是一个物理学暂时无法回答的问题，但如果说存在另一个世界，它的普朗克常量比我们这个世界还小，或者更大的话，这个问题就十分有趣了。

发现最小能量单位的“黑体辐射”

19世纪末，在麦克斯韦电磁波理论获得空前成功后，物理学界唯有三大涉及光的实验，无法用电磁波理论解释，即黑体辐射、光电效应和原子光谱。

而德国物理学家普朗克就是在解决黑体辐射时，发现了能量具有最小单位的秘密。

“黑体”是一个能把射入的光（电磁波）全部吸收的理想物体，当它被加热时，又能最大限度地向外热辐射。19世纪末，人们已经能通过实验得到黑体辐射出电磁波的能量与波长之间的关系，然而在通过现有电磁波理论来解释这些实验数据时，却出现了无法忽略的误差。

即便其中与实验数据匹配的较好的两个公式：维恩公式只能解释短波部分，而瑞利-金斯公式只能解释长波部分。

上图是两个公式与实验数据曲线图的对比关系。

以上两个公式都是基于能量无限可分的传统认知，从电磁波理论中推导出来的。而1900年，普朗克发现如果假设能量传递具有一个最小量，且能量总以它的整数倍传递，就能得到和实验曲线完全吻合的结果。通过计算，普朗克得出了最小能量为6.62607015×10^（-34） J·s。也就是说任何小于这个数值的能量无法释放，也无法吸收。

从此，普朗克发现能量传播总是一份一份的，即量子化。最早的量子概念就是这么来的，这个数值就被称为普朗克常数h=6.62607015×10^（-34） J·s。

所以，如果问为什么普朗克常数是最小能量划分？那是因为实验观察到的结果如此。

普朗克常数与“不确定性原理”之间的关系

讨论普朗克常数的问题，就一定得在量子力学的框架下来阐述。而量子力学中有一个最核心的原理，即1927年海森堡在索尔维会议上正式提出的“不确定性原理”。

我们对它最熟悉的理解就是“量子的动量与位置无法同时确定，即动量越确定，位置就越不确定；位置越确定，动量就越不确定。”量子力学很多实验结果都可以用它来解释，它的数学表达式为：ΔxΔp≥h/4π （Δx：位置的变化值；Δp：动量的变化值；h：普朗克常数；π：圆周率）

从这个公式就可以看出，因为h/4π 是一个常数，当位置越确定，即位置的变化值Δx就越小时，那动量的变化值Δp就必定越大，反之亦然。这个公式揭示的是粒子的内禀性，所以“不确定性原理”其实与测量仪器无关。

同时，这个公式同样满足宏观物体。但因为普朗克常数h太小了，宏观物体的Δx和Δp又足够大，所以ΔxΔp肯定大于h/4π。而只有Δx和Δp都很小的微观粒子，才会由于这个公式表现出明显的量子不确定性。

明白了这个基础逻辑，我们再来看h如果变大或变小，会出现什么情况？

如果普朗克常数h可以变化，世界会怎么样？

1、h变小。

那显然h/4π的值会跟着h变小，那将导致微观世界的不确定性越来越小。双缝干涉实验的精度要求会越来越高，衍射干涉现象会越来越不明显。

2、h变大。

那显然h/4π的值会跟着h变大，那将导致微观世界的不确定性越来越大，只要h足够大，就连宏观世界的物体也会表现出明显的不确定性。比如，你的杯子可能再也装不了水，你甚至可以穿墙了，世界肯定一团乱。

这样看来，似乎h变大，对世界影响有点大，h变小，好像影响不大。

“不确定性原理”的隐藏属性

那我们再来看一下，大家不那么熟悉的“不确定性原理”的第二种应用，即能量与时间的不确定性关系，数学公式表达为：ΔEΔt≥h/4π（ΔE：能量的变化值；Δt：时间的变化值；h：普朗克常数；π：圆周率）

一旦涉及能量与时间这两个变量，这就不得了了。因为这个公式可以用来解释量子隧穿和真空量子涨落。

只要Δt足够小，ΔE就可以变得足够大，对一些被势垒所阻的量子，就可以在一瞬间获得能量隧穿出势垒，只要在Δt时间内，把能量再还回去就是了。而真空本应是什么都没的，但由于这个公式，在极小的Δt内，真空也可以产生能量，然后再把能量还回去，这就是我们说的真空量子涨落，与虚粒子湮灭。

第一，从量子隧穿角度来看。

如果h变小了，量子隧穿会变得更难实现，太阳或许都无法成为一颗恒星。因为即便太阳的核心能达到1500万摄氏度的高温，要实现氢聚变的质子-质子链反应也离不开量子隧穿效应的帮助。

如果由于h导致量子隧穿效应的减弱，太阳不能成为一颗恒星，地球上永远不会出现生命，人类也不会出现在地球之上。当然这个影响不只是太阳系，而是全宇宙，宇宙中的恒星都会随着h的减小而大量减少。

反之，如果h变大了，量子隧穿会变得更容易实现，更多的恒星可能形成，恒星燃烧得更剧烈，然而寿命也会大幅缩短。

第二，从真空量子涨落角度来看。

1980年，美国有个叫阿兰·古斯的物理学家，基于“不确定性原理”的这层属性，提出过一个宇宙诞生的假说。大概意思就是，这个世界本来是“无”的，但由于真空量子涨落，在十分微小的Δt时间内，真空获得了巨大的瞬时能量形成了宇宙大爆炸，巨大的爆炸将正能量与负能量分开了，而正能量的世界就是我们的宇宙。

当然，这是一个脑洞奇大的假说，但至少在理论推导上是站得住脚的。如果在此假说的基础上来理解，h变小的话，我们的宇宙至今可能都还未诞生，不知道还要等多久才能等到宇宙大爆炸。而h变大的话，那真空时不时的就爆这么一下，可能也没有生命适应得了这样的宇宙更替。

总结

上面的分析，只是给出了一些极具代表性的可能性猜想，肯定还有很多无法想象的情况。毕竟宇宙中充满了能量，而作为能量的最小单位，普朗克常数h只要有稍微一点变动，必定是牵一发而动全身。

所以，可能只有普朗克常数h刚好是目前这个数值，我们的宇宙才能诞生出生命，而我们是何其幸运。

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