普朗克质量
普朗克质量(Planck mass)
约为质子质量的1000亿亿倍,10^-5 g,大约一粒灰尘的质量。
弦理论中的一根振动的弦的典型等价质量
普朗克单位是所有已知体积单位中最小的体积单位。例如奇点就是一个普朗克单位那么大的点,也就是10^-99(10的-99次方)立方厘米。
在理论物理研究中,各种公式、方程如果用国际单位制表达的话,
其中将会出现许多物理常数的烦冗组合,以至于喧宾夺主,影响公式物理意义的表达。
因此,在理论物理学中,取一种使所有独立物理常数为一的无量纲单位制:
令
光速 c=1
普朗克常数 h=2Pi(使h棒等于1),以下公式中h表示h棒。
玻尔兹曼常数 k=1
真空磁导率 u_0=1(miu)
万有引力常数 G=1
由此得出的单位制称之为普朗克单位制。
在普朗克单位制中:
1普朗克时间单位=(Gh/c^5)^0.5=5.39x10^-44秒
1普朗克长度单位=(Gh/c^3)^0.5=1.62x10^-35米
1普朗克质量单位=(hc/G)^0.5 =2.18x10^-8千克
1普朗克温度单位=((hc^5/G)^0.5)/k=1.42x10^32开
1普朗克电荷单位=((10^7xh/(4Pic))^0.5)/e=3.30电子电量
普朗克时间-可观测事件发生的最小过程时间。如果一个事件发生的时间确定性
小于普朗克时间,它的能量不确定性将相当于普朗克质量,
从而引起真空的黑洞涨落。
即:快于普朗克时间的过程是不可观测的。
普朗克质量-如果一个光子的能量大于等于普朗克质量,它将塌缩成为一个微黑洞。
即:普朗克质量是基态点粒子的质量上限。
普朗克长度-普朗克质量的微黑洞的尺度。
即:无法分辨小于普朗克长度的距离内的事件。
普朗克温度-普朗克质量的微黑洞的表面温度。
普朗克单位规定了现存物理学-相对论和量子力学体系的极限适用范围。
即,现有物理学理论不能预言任何尺度小于普朗克长度的事件,
不能解释任何快于普朗克时间的过程,
不能处理任何质量大于普朗克质量的点粒子,
不能研究任何温度高于普朗克温度的体系。
普朗克单位因此揭露了现有物理学理论的不自恰性:
1.相对论是连续时空的几何理论,而普朗克长度和普朗克时间的存在使它实际上得出一个
无法连续的时空结构;
2.量子场论的粒子模型是点粒子,这是与普朗克长度严重冲突的。但是量子场论无法
处理任何非点粒子模型。
为了使物理学恢复自恰,必须寻找:
1.量子化的引力理论;
2.能够处理非点粒子模型的场论;
超弦理论是目前在这方面比较有希望的一个方向。
普朗克单位同样具有宇宙学意义:
大爆炸宇宙学认为宇宙起始于一个过去奇点。
但是,普朗克单位的限制使得现有物理学注定无法描述
宇宙诞生普朗克时间之内发生的事件。这要求寻求进一步的物理理论。