普朗克常数是什么?为什么宇宙依赖于它?

普朗克和其他物理学家在19世纪末和20世纪初试图理解两者之间的区别经典力学也就是我们周围可观测世界中物体的运动，这是由艾萨克·牛顿爵士在17世纪晚期描述的;还有一个看不见的超微小世界，在这个世界中，能量在某些方面表现得像波，在某些方面表现得像粒子，也被称为粒子光子．

“在量子力学中，物理学的工作原理与我们在宏观世界中的经验不同，”解释说Stephan Schlamminger他是美国科学院的物理学家国家标准和技术研究所，通过电子邮件。作为解释，他引用了一个熟悉的例子谐振子一个秋千上的孩子。

Schlamminger说:“在经典力学中，孩子可以处于摆动路径上的任何振幅(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摆动。”

但当你深入到量子力学的层面，事情就不同了。Schlamminger说:“振荡器的能量是离散的，就像梯子上的梯级一样。”“能级之间的间隔是h乘以f，其中f是光子(一种光粒子)的频率，电子会释放或吸收光子从一个能级转移到另一个能级。”

在2016年的这个视频中，NIST的另一位物理学家，Darine El Haddad，用在咖啡里放糖的比喻来解释普朗克常数。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，我可以向咖啡中倒入任意数量的糖。”“任何数量的能量都可以。”

她在视频中解释说，但马克斯·普朗克在深入研究时发现了一些非常不同的东西。“能量是量化的，或者说它是离散的，这意味着我只能添加一个、两个或三个方糖。只允许使用一定数量的能量。”

普朗克常数根据光子传播的波的频率，定义了光子所能携带的能量。

电磁辐射和基本粒子“在本质上同时显示粒子和波的性质，”解释说弗雷德·库珀他是哈佛大学的外部教授圣达菲研究所这是一家位于新墨西哥州的独立研究中心。“连接这两个方面的基本常数是普朗克常数。电磁能量不能连续地传递，而是通过离散的光子传递，其能量E由E =给出hf, h是普朗克常数，f是光的频率。”

普朗克常数让非科学家感到困惑的一件事是，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^-34年Joule-seconds．目前的计算是在2018年完成的，h = 6.62607015 x 10^-34年Joule-seconds。

Schlamminger解释说:“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。”“我们必须建立实验，以最大限度地测量这些基本常数。我们的知识来自于一些实验，这些实验被平均后得到了普朗克常数的平均值。”

为了测量普朗克常数，科学家们使用了两种不同的实验吊桶平衡和x射线晶体密度(XRCD)法随着时间的推移，他们对如何得到更精确的数字有了更好的理解。18新利最新登入施拉明格说:“当一个新的数字公布时，实验者就会提出他们最好的数字，以及他们对测量不确定度的最佳计算。”“常数的真实但未知的值应该在公布的数字的正负不确定性的区间内，具有一定的统计概率。”在这一点上，“我们相信，真正的价值已经不远了。Kibble平衡法和XRCD方法是如此不同，以至于两种方法能够如此巧合地吻合，这将是一个重大的巧合。”

科学家计算中的微小不精确在事物的计划中并不是什么大问题。但如果普朗克常数是一个显著大于或小于的数字，“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，如果常数的值增加，稳定的原子可能会变大比恒星大很多倍．

的一公斤大小根据国际度量局(其法语首字母缩写为BIPM)的同意，该标准于2019年5月20日生效，现在基于普朗克常数。