作者：黄姤

普朗克常数

我们生活在宇宙当中的一个星球上，这个星球曾经诞生了一个伟大的物理学家，这个物理学家提出了一个物理常数，这个常数非常重要，它决定了宇宙中的一切物质：塑造了我们人类、创造了美味的食物、打造了井井有条的生活方式。

假如这个常数稍微偏大一点点或者偏小一点点，那么整个宇宙就会变得面目全非，这个常数就是—— 普朗克常数。

量子：宏观的物体从微观角度看

普朗克常数是由德国的物理学家 马克斯·卡尔·恩斯特·路德维斯·普朗 克在1900年提出，虽然获得了1918年诺贝尔物理学奖的他是一个非常厉害的物理学者，但是他的名气却远远不如自己提出来的普朗克常数。

因为普朗克常数是量子力学最重要的基石，所以量子力学是整个物理学不可或缺的部分。量子力学是专门用来解释构成宇宙万事万物的最小尺度以及最小尺度间的相互作用关系。

物理学的两大分支：经典力学和量子力学 ；这两大分支就好比是两个上了锁的潘多拉魔盒，牛顿打开了经典力学的盒子后，里面竟然还有一个量子力学的盒子，而普朗克常数是打开量子力学盒子的钥匙。

现代生活中我们所发明的一切，例如计算机、手机、太阳能电池板、激光发射器和核能都要归功于量子力学。

经典力学是用来处理大尺度颗粒的物理运行规则的；而量子力学是用来处理小尺度微粒的物理运行规则的；

经典力学与量子力学的区别是什么？

假如有一个无底洞需要堵上，每一次只能往洞里倒入沙子或大石头其中一种，把沙子和大石头想象成是能量。

在传统的经典力学中，往无底洞倒入沙子的时候，沙子似乎是连续的， 就好像瀑布一样不间断地落下来。但是普朗克发现在量子力学中，这个规则被彻底改变了，就好比往无底洞倒加入大石头一样，每次只能加一块、两块，不能加半个大石头。

在量子世界当中，能量不能是连续的。沙子的颗粒比较大，因此在倒入无底洞时看起来也好像是“连续”的，可以简单地将沙子也视为是连续的“沙柱”。

大石头的块头是很大的，是一块一块的，因此在加入大石头时，可以很清楚地看到大石头是一块一块落下的，并不像瀑布那样连续落下。沙子的成分是二氧化硅，大石头的成分同样也是个氧化硅，大石头其实就是沙子的放大版本。

在宏观的层面上看，沙子是微小的；从微观的层面上看，大石头是块头很大的；把沙子放大之后就是块头很大的大石头，把宏观层面上的物体用微观层面的角度来看待，这就是量子，也就是能量是以一块一块呈现的，量子在宇宙当中无处不在。

光子具有典型的波粒二象性，也就是说它既像沙柱那像连续的，也像是大石头那样不连接的，光子这两种性质的关键就是—— 普朗克常数。

单个光子的能量或者说一份光子的能量，可以用E=H×V这个公式来表达，F是光子的频率，体现了光的波动性，而H就是普朗克常数，这二者的乘积就是单个光子的能量，体现出了光的量子特性。

普朗克常数的数值很难确定的，随着科技的进步，测量出的普朗克常数的数值还在不断地刷新，尽管数值的变化非常小，但是在量子的世界变化却是巨大的。

1985年科学家普遍接受的数值是 6.626176×10⁻³⁴ ，2018年测定更新之后的数值是 6.62607015×10⁻³⁴ 。

测定普朗克常数是一个对精度要求非常高的实验，目前测定的方法有两种：基布尔天平法和X射线晶体密度测量法；

X射线测量法就是清点世界上最圆的硅晶体圆球里面含有的硅原子的个数，这个就是阿伏加德罗常数，这个常数就可以推算出普朗克常数的数值。

黄姤·结语：「普朗克常数」的意义

每个测定实验团队得出的普朗克常数数值都会不一致，科研人员就会选择所有团队测定的数值进行平均折中，得出的平均值就是普朗克常数的数值，这个数值对宇宙有着非凡的意义。因为我们人类使用的重量基本单位克、千克的定义就取决于这个普朗克常数，普朗克常数还可以给出了最微观的量子物理量:

• 普朗克长度（米）—— 1.61×10⁻³⁵
• 普朗克能量（焦）—— 1.22×10⁻¹⁹
• 普朗克时间（秒）——‍ 5.39×10⁻⁴⁴
• 普朗克质量（克）—— 2.17×10⁻⁸

从上面的数值可以看出普朗克长度和普朗克时间是非常小的数值，因为原子核的尺寸也只有 10⁻¹⁵米，比普朗克长度和普朗克时间还要高出20个能量级。

或许这么小的数值，我们可以忽略掉，但是假如普朗克常数数值稍微有偏差，那么整个宇宙的物理空间结构就会被彻底改变，空与间都不会存在，确切来说138亿年前那一次宇宙大爆炸都不会发生。

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