普朗克 时间 与长度究竟是如何计算出来的?由普朗克常量和光速以及G,派怎么算出这么一个时间单位?LP=sqrt((h/2pi)G/c^2)谁算的?咋算的?根据什么?
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/18 06:29:35
普朗克 时间 与长度究竟是如何计算出来的?由普朗克常量和光速以及G,派怎么算出这么一个时间单位?LP=sqrt((h/2pi)G/c^2)谁算的?咋算的?根据什么?
普朗克 时间 与长度究竟是如何计算出来的?由普朗克常量和光速以及G,派怎么算出这么一个时间单位?
LP=sqrt((h/2pi)G/c^2)谁算的?咋算的?根据什么?
普朗克 时间 与长度究竟是如何计算出来的?由普朗克常量和光速以及G,派怎么算出这么一个时间单位?LP=sqrt((h/2pi)G/c^2)谁算的?咋算的?根据什么?
像重力的G,电的ε和磁的μ啥的都是用实验测出来的,没法算出来,但是我们能够用这些常数来推出一些性质,比如说做工多少之类的,然后根据力或者能量的单位啥的混一起就总结出了Gεμ的单位.然后把他们的数值带上,用他们的特定乘法组合来算出一个带时间单位的数就叫做普朗克时间,算出带长度单位的一个数就叫做普朗克长度等等,这些都不是有啥直接物理意义的东西.至于光速怎么算,以后你要是有幸学到机械波的运动公式的话(带微分的)你会发现里面有一项是速度;接下来再用两个高斯定理+一个安培定理+1个法拉第定理联立方程组就会得到电磁学理的 麦克斯韦方程组,然后解这个方程组你会发现有一个解和机械波的形式一模一样,然后那个原本是速度的项会变成 1除以根号下(εμ),然后这个数值被麦克斯韦兄给发现了,于是定义了他为所有电子波在真空中的固定速度,然后近一百年人们发现不知是电磁波遵守这个速度,事实上除了机械波以外所有的波都是以这个速度扩散(比如重力波).你可以试试算算
1/sqrt(εμ),
你会顿时发现人类太伟大了~
至于你给的那个公式你可以带上单位来算一下,最终会得到一个带长度单位的数,那个就是普朗克长度,也是理论物理能够精确到的最小的长度.
要理解这个问题,首先是要理解自然单位制。我们在粒子物理中经常使用自然单位制,可能你已经知道了,但我还是罗嗦下。
我们都知道物理量要有单位,就是要找个东西比较,比如多长时1m,几倍这么长就是几米。而自然单位制就是将一些重要的物理量作为这个比较的基准,比如速度的单位不再使用m/s,而使用光速c;角动量单位不再是kg*m^2/s,而是hbar。而我们知道,基本的机械运动需要质量、时间和长度三个量...
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要理解这个问题,首先是要理解自然单位制。我们在粒子物理中经常使用自然单位制,可能你已经知道了,但我还是罗嗦下。
我们都知道物理量要有单位,就是要找个东西比较,比如多长时1m,几倍这么长就是几米。而自然单位制就是将一些重要的物理量作为这个比较的基准,比如速度的单位不再使用m/s,而使用光速c;角动量单位不再是kg*m^2/s,而是hbar。而我们知道,基本的机械运动需要质量、时间和长度三个量纲来表述。如果采用自然单位制,即c=hbar=1,就只需要一个量纲就可以描述所有的物理量了。比如我们做粒子物理,一般所有物理量用一个单位 (能量单位电子福特eV),比如说电子质量0.51MeV啊,比如说这个东西长多少GeV^-1啊,时间过了多少GeV^-1啊等等,甚至太阳温度多少个MeV啊(热学参数需要引入新的自然单位,k=1)。
如果我们考虑理论有更多的常数,比如考虑引力,这时就有引力常数G。因此由三个常数c,hbar,G就能完全的给出长度,时间,质量这三个基本的量纲,这就是普朗克长度、时间、质量。它们表示在c=hbar=G=1的自然单位制下的长度、时间、质量单位。至于说具体的物理意义,那就见仁见智,各有说法了。
根据上面的理解,我们来计算普朗克长度。c国际单位m s^-1(对应kg,m,s: 0,1,-1),hbar (1,2,-1)
G(-1,3,-2)要得到一个长度量纲(0,1,0),设这个长度为c^x * hbar^y * G^z ,则
y-z=0
x+2y+3z=1
-x-y-2z=0
解得 x=-3/2 y=1/2 z=1/2
即L_p=sqrt(hbar*G/c^3),所以你那个公式打错了点。 其余的比如普朗克时间和质量类似计算。
至于最早是谁计算的,就不可考了,因为在普朗克提出量子论后,出现hbar这个常数,人们用它来计算出一个基本的长度单位或者典型的尺度是很自然的事情。
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想量什么就拿把尺子去量吧