如果你是Netflix的粉丝陌生人的东西“你已经看到了气候赛三个场景,其中达斯汀试图在火腿无线电连接中哄骗他的聪明的长途女朋友苏娇,告诉他一个叫做普朗克的常量的精确价值,这也恰好是代码打开一个安全的安全,其中包含关闭门所需的键到恶意替代宇宙。
但在苏茜说出这个神奇的数字之前,她提出了一个很高的代价:达斯汀必须这么做唱电影《永无止境的故事》的主题曲."
这可能都让你想知道:无论如何,普拉克的常量究竟是什么?
常数 - 由德国人1900年设计物理学家命名为最大普朗克,谁会赢得1918年诺贝尔奖的作品 - 这是一个关键的一部分量子力学,物理学的分支,涉及构成物质的微小颗粒和涉及其相互作用的力量。从电脑芯片和太阳能电池板到激光,“它是物理学解释了一切如何运作。“
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超级空地的不可见世界
普朗克和其他18世纪后期的物理学家和19世纪初试图了解之间的差异经典力学- 也就是说,尸体在围绕我们的可观察世界中的运动,由伊萨克·纽顿末期在1600年代后期进行描述 - 以及超级普通的世界,能源在某种程度上表现出类似的粒子,如粒子一样,也称为一个光子.
“在量子力学中,物理学与我们在宏观世界的经验不同,”解释Stephan Schlamminger,一位物理学家国家标准与技术研究院, 通过电子邮件。作为解释,他引用了熟悉的例子谐波振荡器,一个秋千上的孩子。
Schlamminger说:“在经典力学中,孩子可以在秋千的路径上处于任何振幅(高度)。”“系统的能量与振幅的平方成正比。因此,孩子可以在从零到某一点的任何连续能量范围内摇摆。”
但是当你达到量子力学的水平时,事情的表现不同。“振荡器可能具有离散的能量量,就像梯子上的梯级一样,”Schlamminger说。“能量水平由H倍F分开,其中F是光子的频率 - 光颗粒 - 电子将释放或吸收从一个能级到另一个能级。”
在2016年的视频中,另一位NIST物理学家,Darine El Haddad.普朗克常数用把糖放进咖啡的比喻来解释。她说:“在经典力学中,能量是连续的,这意味着如果我拿着糖机,我可以往咖啡里倒任何数量的糖。”“任何能量都可以。”
“但是最大普朗克发现了越来越深的东西,她在视频中解释了。”能量量化,或者是离散的,意思是我只能添加一个糖立方体或两三个。只允许一定的能量。“
普朗克常数根据光子所传播的波的频率,定义了光子所能携带的能量。
电磁辐射和基本粒子“在本质上同时显示出粒子和波的特性,”解释说Fred Cooper.,一个外部教授圣菲研究所这是新墨西哥州的一家独立研究中心。“连接这两个方面的基本常数是普朗克常数。电磁能量不能连续传递,而是通过光的离散光子传递,其能量E为E =HF,其中H是Planck的常数,F是光的频率。“
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一个略有变化的常数
对于非科学家来说,普朗克常数令人困惑的一点是,它的值随着时间的推移发生了微小的变化。早在1985年,公认的值是h = 6.626176 x 10-34Joule-seconds.目前的计算是在2018年完成的,h = 6.62607015 x 10-34焦耳秒。
“虽然这些基本常数在宇宙的结构中是固定的,但我们人类并不知道它们的确切值,”施拉米格尔解释说。“我们必须建立实验,以最大限度地衡量人类的能力。我们的知识来自于一些实验,这些实验的平均值是为了得到普朗克常数的平均值。”
为了测量普朗克的常量,科学家们使用了两个不同的实验 -吊桶平衡和X射线晶体密度(XRCD)方法而且随着时间的推移,他们已经更好地了解如何获得更精确的数字。“当公布新的号码时,实验者提出了他们的最佳号码,以及他们对测量中的不确定性的最佳计算,”Schlamminger说。“常量的真实,但未知的价值,应该希望在发布的号码周围的不确定性的间隔中撒谎,具有一定的统计概率。”在这一点上,“我们相信真正的价值并不遥远。基布尔平衡和XRCD方法如此不同,这将是两种方式偶然同意的主要巧合。”
科学家计算中微小的不精确在事情的计划中并不是什么大问题。但是,如果普朗克常数是一个明显更大或更小的数字,“我们周围的世界将完全不同,”弗吉尼亚理工大学数学助理教授马丁·弗拉斯(Martin Fraas)在电子邮件中解释道。例如,如果这个常数的值增加,稳定原子可能会变大比星星大多次.
这千克根据国际重量和措施(其法国首字母缩略词是BIPM)的措施,它于2019年5月20日生效,现在基于Planck的常量。
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