物質不能無限分割,為何不能小于普朗克長度?再小則是另外的世界

天空之城 2022/08/22 檢舉 我要評論

一張紙可以截成兩半,之后還可以再次分割,以此類推,似乎可以一直裁切下去,但實際上卻并非如此。

物質不能夠無限分割并不是因為我們沒有足夠精密的裁切工具,而是因為物質有一個最小的單位,而這個單位就被稱之為普朗克長度。在現代物理中,如果一個物理量存在著不可分割的最小基本單位,那麼這個物理量就是量子化的,其最小單位就被稱之為「量子」,而兩個量子間的最小間隔則被稱之為「普朗克時間」,為10的-43次方秒,又因為真空中的光速是理論上的最快速度,所以用普朗克時間乘以光速就得到了一個最小的長度單位,也就是普朗克長度,取值10的-33次方厘米。

理論上任何物質分割到普朗克長度就達到了最小值,不可能再繼續分割了。

為什麼呢?其實這并不是說絕對沒有物質可以小于普朗克長度,而是在普朗克長度之下,現有的所有物理規律都將會失效。從尺度上來進行劃分,我們的世界可以分為巨觀世界和微觀世界,但巨觀世界與微觀世界并不是獨立存在的,而是緊密相連的,微觀世界里發生的一切,最終都會反映到我們所熟悉的巨觀世界之中。

比如一個分子的結構受到了破壞,那麼由這個分子所構成的細胞就會死亡或變異,而這個變異的細胞又會使其所屬的臟器發生病變。當然了,如果只是一個分子的改變,可能并不會在巨觀世界引起可見的影響,但這種影響本身是客觀存在的。

如果物質的尺度小于普朗克長度,那麼問題就變得不一樣了。

在我們的世界中所適用的一切物理規則在普朗克長度以下都是不適用的,也就是說在這個尺度之下的世界是與我們所處的世界截然不同的,在該尺度下發生的一些變化都不會影響到我們的世界。

也就是說,如果真的存在小于普朗克長度的物質,那麼這些物質無論發生怎樣的變化,都不會對我們的世界產生任何的影響,所以對于我們而言,在普朗克尺度之下所發生的一切都是沒有意義的,因此我們可以說在我們的世界中普朗克長度就是物質的最小單位。

值得注意的是,普朗克長度只是理論上的物質最小單位,而實際情況是我們從未發現過如此微小的物質。

目前人類已知的最小物質單位就是基本粒子,我們所熟悉的光子以及經常聽到的夸克都屬于基本粒子,基本粒子是不可分割的。說到不可分割,夸克算是個比較特殊的家伙,不僅單個夸克無法破開,我們甚至沒有辦法將幾個結合在一起的夸克分割開來。

在我們所熟悉的物理尺度下,原子算是一個比較小的單位了,而原子是由原子核與核外電子所組成的,原子核又是由質子和中子所構成的,至于質子和中子嘛,就是由夸克結合而成的了,通常情況下都是3個夸克。

我們生活的世界存在著已知的四種基本力,即強力、弱力、電磁力和引力。

使夸克結合在一起的力就是強力。組成質子的3個夸克表面上是相互獨立的,但實際上在它們的中間存在著大量的膠子,這些膠子的作用就是負責強力的傳遞。能將這些粘合在一起的夸克分開嗎?很遺憾,至今為止人類都沒有做到。

人類研究物質的結構主要就是使用對撞機將微觀物質撞開,而即便加速到99%光速,我們依舊沒有辦法撞開夸克,這是為什麼呢?從本質上來講,要分開某個物質,就要輸入能量來對抗使之結合在一起的力,而強力這種東西是「遇強則強」的。

兩塊吸附在一起的磁鐵依靠的是電磁力實現結合的,當我們輸入能量將兩塊磁鐵拉開時,它們之間的電磁力是呈現減弱趨勢的,因為電磁力與距離的平方成反比,距離越遠,力量越弱。

然而強力并不是這樣,強力與距離是成正比的,也就是說距離越遠,力量越強。當我們試圖輸入能量將兩個夸克拉開時,它們之間的強力會隨之增強,所以我們就需要輸入更多的能量,之后強力又會進一步增強,所以我們沒有辦法將它拉開。

其實不僅我們無法將其拉開,即便是強大的中子星也不能破壞由夸克結合而形成的中子物質,也許在宇宙之中只有黑洞強大的力量才可以把夸克拉開吧。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁

用戶評論