當(dāng)前位置:首頁>科技> 模擬宇宙的26個常數(shù)與組合成普朗克尺度的基本常數(shù)
發(fā)布時間:2025-10-27閱讀( 16)
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15個常數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)模型中粒子的質(zhì)量,這包括6個夸克、6個輕子和3個玻色子; 4個是中微子混合參數(shù),它們描述了中微子如何相互轉(zhuǎn)變; 表示電磁相互作用強(qiáng)度的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù); 兩個粒子具有靜止質(zhì)量,它們會在與引力常數(shù)G成比例的引力作用下相互吸引。引力常數(shù)G出現(xiàn)在牛頓引力理論和廣義相對論中,它可以被認(rèn)為是引力強(qiáng)度與產(chǎn)生該引力的質(zhì)量之間的比例因子。由于引力適用于所有地方,因此G是這4個基礎(chǔ)常數(shù)中的第一個,它的量綱是質(zhì)量的立方除以質(zhì)量和時間平方的乘積。
電子和質(zhì)子的相互吸引與自由空間的介電常數(shù)ε相關(guān);而且由于電子在旋轉(zhuǎn),它的磁矩也是與自由空間的磁導(dǎo)率μ成正比。這兩個常數(shù)都來自麥克斯韋方程組,它們是必須測量的常數(shù),沒有理論可以預(yù)測它們的值。求解麥克斯韋方程組,我們可以發(fā)現(xiàn)光速C與ε、μ有關(guān)。C適用于任何地方的任何事物,是這4個基礎(chǔ)常數(shù)的第二個,它的量綱是長度除以時間。
事實上,僅使用四個常數(shù)中的三個G、C和H,我們就可以對宇宙的本質(zhì)獲得一些非凡的見解。如果我們采用這三個常數(shù)進(jìn)行一種特殊的組合,我們將得到普朗克長度,它是量子力學(xué)中有意義的最小長度。同樣如果我們對它們再進(jìn)行另一種組合,那么我們又可以得到普朗克時間,這是在量子力學(xué)中有意義的最小時間。我們還可以有另一種組合來得到普朗克能量,這是一個普朗克長度大小的立方體可以包含的最大能量。我們可以使用愛因斯坦質(zhì)能方程將普朗克能量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量,這表示一個普朗克長度的立方體可能具有的最大質(zhì)量。
以上這些統(tǒng)稱為普朗克尺度,但是它到底有什么意義呢? 普朗克時間是光傳播普朗克長度所需的時間,它是量子力學(xué)中具有意義的最小時間度量。它是距離宇宙開始最接近的時間,那時的四種基本力還未分離。我們不知道在這個時間之前宇宙發(fā)生了什么事,也沒有相應(yīng)的模型,從這個意義上來說,時間本身就是從普朗克時間開始的。 如果普朗克能量被限制在一個普朗克長度組成的立方中,它將形成一個黑洞。普朗克質(zhì)量被認(rèn)為是黑洞所擁有的最小質(zhì)量。如果我們能在粒子加速器中創(chuàng)造出這樣的黑洞,它就會在量子尺度上產(chǎn)生量子效應(yīng),或許我們就可以了解引力在量子尺度上的工作原理。
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