另外的世界?物質為何不能小於普朗克長度，它真不能無限分割嗎?

人類這些年除了關注更深處宇宙的模樣，對於

微觀世界

的探索也不遺餘力，畢竟微觀世界的規律才是這個宇宙的“根本”。當然，

想要徹底地剖析微觀世界還是比較困難的，首先就要對物質進行分割

。

微觀世界的構想圖

而物質是不能無限分割的，在量子力學當中最小的尺寸被定為

“普朗克長度”

。那麼，為何物質不能小於普朗克長度呢？因為再小就是另外的世界了。

物質的尺度示意圖

普朗克長度是什麼?

從普朗克長度的命名來看，它肯定和

普朗克

有著密切的關係，這位德國物理學家，

是量子力學的重要創始人之一

。

雖然在普通人眼中，愛因斯坦的名氣要更大一些，

但是普朗克在物理學領域的貢獻是毋庸置疑的

。從本質上來說，普朗克確實對物理愛得深沉，並且總是有著自己特殊的見解。

量子力學之父——馬克斯·普朗克

比如在上世紀初，普朗克發表了名為《關於正常光譜能量分佈定律的理論》這標誌著量子理論建立，他指出物質輻射或者吸收的能量並非連續的，而是如鐘錶指標一般跳躍的，

所以只能取某個最小數值的整數倍，而這個最小的數值就叫做能量子

。

因此，

普朗克長度

一直到現在都是量子力學當中最小的尺寸，它是由引力常數、光速、普朗克常數的相對值決定的

。這個長度大約為1。6×10^-33釐米，只有一個質子直徑的10^22分之一。

尺度大小對比示意圖

最初提出普朗克長度的就是普朗克本人，他希望可以建構出一個新的測量系統，

而這個測量系統依靠的自然單位正是在普朗克質量、普朗克時間和普朗克長度上

。

值得一提的是，人類迄今為止找到的物質的最小級別是

夸克

，夸克預計不會超過10^18米，

而普朗克長度還要比它更小，是理論上物質最小的尺度

。

物質結構的示意圖

那麼，為什麼科學家認為普朗克長度就是物質的最小單位了呢？比普朗克長度還小的物質世界又是什麼樣的？

物質為何不能小於普朗克長度?

首先大家需要明確一點，那就是物質其實想再細分下去也是有辦法的，只不過這種做法並沒有意義，因為當物質小於普朗克長度之後，

我們所知道的物理規律都將失效

。

換句話說，

普朗克長度之下的那個物質世界是一個

“絕對未知”

的地方，並且那裡和我們所處的世界關係也不大

，為什麼這麼說呢？

沒人知道微觀世界之下的世界是什麼模樣

因為在我們的認知當中，微觀世界的變化雖然很微小但是依舊可以影響到宏觀的世界，可是普朗克長度之下的物質世界，

由於已經不受傳統規則的限制了，所以那裡和我們的世界是沒什麼

共通性

的

。

在這種情況下，我們硬要繼續將無知無限分割下去，其實是沒有任何意義的。更不用說以人類現在的觀測和測量水平來看，

我們也找不到更小尺度的東西了

。

我們生活在宏觀世界裡

就像咱們在上文中提到的一點，現實世界當中人類找到的最小尺度是夸克，

而一直以來普朗克長度只算是活在理論當中的“最小單位”，我們在現實中並未發現這麼小的物質

。

除此之外，普朗克長度也不是隨便就被定位最小單位的，因為根據量子引力預測之下所會發生的物理時間來看，

當測量物體位置的精確度到了普朗克長度以下，用於測量位置的光子就會失效，因為此時

黑洞

已經產生了

。

黑洞的構想圖

如果我們將廣義相對論和量子引力理論放在一起討論，就會發現低於普朗克長度時，

人類傳統認知當中對時間和空間的概念都會被瓦解

。

當然，雖然許多人都認可了這一限制，但是仍有人認為，

如果想找到

宇宙的基本答案

，人類就必須探索普朗克長度以下的世界

。不過這種分割是非常困難的，起碼從現在的發展來看，是無法做到的。

宇宙的形成與物質的示意圖

值得一提的是，普朗克本身想要創造的就是一個測量的體系，所以在普朗克尺度當中當然不可能只有普朗克長度一個單位，

它還包括普朗克時間、普朗克質量

。

普朗克尺度的建立

普朗克長度為10^-33釐米，普朗克時間為10^43秒

，從這些數值的大小就能看出，它們比人類在現實世界當中找到的“最小”還要小許多個數量級。

有人可能會說，這之中怎麼沒有普朗克質量，

這主要是因為普朗克質量比常規的物質要大，其質量是10^-5克

，比質子要大多了。

質子的半徑為0。84飛米

實際上，普朗克尺度的建立主要是為

微觀世界

的研究服務的，畢竟我們用一些大尺度的單位去研究那些“微小”的東西會顯得很困難。

就像當人類要描述地球和某些相隔較遠的天體之間的距離一樣

，哪怕是用千米，都要加上無數個零，看起來實在是太費勁兒了。

用“光年”來表示更遠的長度

除此之外，

物質細分等級的問題實際上是在大尺度之下

引力

太弱的原因

，比如在原子核當中質子之間的引力非常的弱，這使得人們在實驗的過程當中往往會忽略這一問題。

但是隨著科技的進步，

人們試圖將恆星或者行星的引力強度測量的更加精確，這樣的話難免就要關注到質子之間的弱引力

。在這種情況下，建立一個全新的尺度就尤為重要了。

質能轉化的四種基本力

因此不論是否能理解普朗克尺度到底是由何計算而來，又是如何變成物理學當中的最小尺度的。

我們只需要明白它是人類目前為止找到的最精確的描述了

，不論是普朗克長度還是普朗克時間。

以

普朗克時間

來說，它就是宇宙當中最短的“時刻”，

它的限制代表著人類無論如何探索都不能將已經出現的黑洞徹底變成一個小點，且也無法找到宇宙大爆炸開始的準確時刻

。

宇宙大爆炸示意圖

實際上，以這種角度來看，普朗克尺度何嘗不是一種限制呢？

在這個限制之外，確實有著另外的世界

，可是那裡充滿了未知，並且即使深入研究，對於人類看到的世界也沒有影響。

所以，普朗克尺度的存在，

也可能是在提醒科學家不要陷入無線分割的泥潭當中，只做

有意義的研究

就可以了

。

不過在歷史上許多哲學家都堅持物質可以無限細分的理論，並且這一理論到現在依舊有不少人表示支援。

微觀世界的構想圖

物質無限可分

透過上文的敘述，

我們可以看出物理學家認為物質不能無休止地分割下去，並且這種分割對於研究來說其實是毫無意義的

。但是隻管“追問”的哲學家卻不管這麼多，他們覺得如果可以分割的話那肯定要繼續分下去。

其實這從某方面來說也沒什麼問題，因為在普朗克尺度之下確實存在著另外的世界，

我們不能直接說那個世界是不存在的，只不過在那裡長度與空間都失去了經典的意義

，而哲學家並不認為失去經典意義就是沒有研究的意義，如果要深入探索的話，人類肯定會有一些別的發現。

神秘的微觀世界

簡單來說，人類可以朝著高維空間不斷前進，做出更多的研究，但對於普朗克尺度之下的

“零維空間”

也可以進行探索，

因為普朗克長度只代表經典時空當中的極限，確實可能存在比它更小的具有物理意義的東西

。

因此，單從認識論角度來說，

物質無限可分還是有一定意義的

，因為我們很難對未來又出現什麼理論的革新做出預測。

所謂的零維空間就是一個“點”

畢竟隨著自然科學的發展，人類還要從物質的結構、功能等角度繼續對其進行“細分”。所以大家不妨將哲學家口中的無限可分，理解為多領域的分割，而不是僅僅侷限於大小