1900:游走在欧洲的物理学霸
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第567章 程序设计式宇宙!普朗克长度!普朗克时间!时空极限?错错错!

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书名:
1900:游走在欧洲的物理学霸
作者:
虚空圣堂
本章字数:
9250
更新时间:
2025-04-02

在后世,关于宇宙的起源,有一个非学术性的,但令人不寒而栗的理论。

那就是“程序设计式宇宙”。

什么意思呢?

该理论认为,我们生活的宇宙,其实是神级文明中的程序员设计出来的。

所谓的物理规律只是人家编制好的程序规则而已。

比如,光速为什么不能无限大?

理由是防止系统计算溢出,光速达不到的地方其实都加载不出来。

就好像人类玩一款叫《饥饿》的游戏,画面中的黑色区域你只有走到那里才会显现内容。

光速定值的设计就是为了节约系统资源。

可以说,这个解释非常有逻辑,因此才显得匪夷所思。

此外,程序设计式宇宙最核心的观点,就是所谓的“时空帧率”。

我们应该知道,电脑显示屏上有两个非常关键的参数。

一个是像素的大小,另一个则是动画的帧率。

像素是组成画面的最小单元,它越小,画面越精细,游戏中的人物看起来就越“真”。

而帧率是指动画播放的流畅度,它越快,画面看起来就越连续,没有那种照片堆叠的感觉。

因此,要想玩一款好的游戏,首先电脑硬件要性能优秀。

不然的话,游戏运行起来,人物环境一眼假,毫无美感。

程序设计式宇宙的支持者们认为,我们的宇宙时空存在类似电脑显示精度的参数。

那就是被无数人津津乐道的普朗克长度和普朗克时间。

在支持者们看来,普朗克长度是宇宙空间的最小像素,而普朗克时间就是宇宙时间的帧率。

为什么会这样认为呢?

因为这两个参数的值实在太小了。

普朗克长度的值是1.6×10^-35m,普朗克时间的值是5.4×10^-44s。

这两个数字已经小到超越了人类的感知。

以普朗克长度为例。

原子的直径只有1×10^-10m左右。

但是相比于普朗克长度,原子都堪称是“超星系级”的庞然大物。

所以,如果普朗克长度是像素,它可以组成宇宙中的一切图像。

因此,大家自然很容易地就联想到,宇宙的形成或许就和程序设计类似。

我们的宇宙本身是电脑硬件,普朗克长度和普朗克时间就是这个硬件的性能数值。

而光速、相对论、量子力学等物理理论,就是程序员在宇宙这个硬件上设计的程序。

星系运动,恒星燃烧,人类文明,都只是一场神级文明创造的游戏而已。

或许在宇宙之外,有一双巨大的眼睛,正在看着这一切。

“靠,我的人物怎么又死了?”

“重来!重来!”

这就是程序设计式宇宙的概念。

天马行空!极尽震撼!

尤其是关于光速的解释,确实让人耳目一新,鸡皮疙瘩都起来了。

但很可惜,这个理论有一个巨大的缺陷。

虽然该理论本身是一种宇宙级的想象,无法直接证伪或证明。

但是它对于普朗克长度和普朗克时间这两个概念的理解却是错误的。

而这个错误也是很多人在营销号的洗脑下所形成的观念。

这些错误的观点包括但不限于:

“普朗克长度是空间的最小单位,空间不是连续的,而是像电脑屏幕一样,由一个个像素组成。”

“普朗克时间是时间的最小单位,时间也是不连续的。”

“普朗克长度和普朗克时间尺度之下,物理学不存在了。”

“......”

这些观点无一例外,全部都是错误的,而且是毫无争议的错误。

之所以大家会有这些错误的想法,关键在于并没有搞懂普朗克长度的来龙去脉。

乍一听这个名词很吊,就人为地认为它很牛逼。

其实所谓的“普朗克××”不是什么神秘和高大上的东西,不需要带着滤镜看它们。

比如,除了普朗克长度和普朗克时间,还有普朗克质量、普朗克温度、普朗克电压、普朗克电流......

是不是很懵逼很失望,牛逼哄哄的普朗克长度,竟然还有这么多孪生兄弟姐妹。

这逼格瞬间就降低下来了。

真实历史上,普朗克长度的概念是由普朗克提出来的。

他当时一共给出了三个普朗克单位。

分别是:普朗克长度、普朗克时间、普朗克质量。

有意思的是,普朗克提出这些概念时,广义相对论和量子力学都还没有诞生。

这时,聪明的你肯定就好奇:

“那普朗克到底是怎么推导出来这三个普朗克单位的数值呢?”

答案可能要再一次让你失望了。

凑出来的!

没错,你没有看错,大名鼎鼎的普朗克长度竟然是普朗克本人硬凑出来的。

没有什么复杂的计算,严密的逻辑。

这......

确实有点匪夷所思。

那么,普朗克长度、普朗克时间、普朗克质量到底是怎么凑出来的呢?

当时,普朗克提出量子概念,并通过理论和实验计算出普朗克常数的值。

即:h=6.6×10^-34(J·s)。

目前物理学中有三个特殊的常数了。

分别是:

万有引力常数G=6.7×10^-11(m3\/kg·s2);

光速c=3×10^8(m\/s);

普朗克常数h=6.6×10^-34(J·s)。

1971年,国际计量学大会确定了物理学领域的7个基本物理量及其单位名称、单位缩写:

长度(米-m);

时间(秒-s);

质量(千克-kg);

温度(开尔文-K);

电流(安培-A);

光强(坎德拉-cd);

物质的量(摩尔-mol)。

有了这七个物理量之后,就能推导出剩下所有的物理量。

所以它们才被称为基本物理量。

但是光有物理量还不行。

还要知道一个单位的数值到底是多少。

比如对质量而言,1kg到底是多重呢?

当时采用的是千克原器(一个非常非常光滑的金属球,规定它的质量就是1kg)的质量作为标准。

普朗克的时代,还没有这些细致的划分。

不过关于物理量及单位的具体数值,也是一个问题。

有一天,普朗克突发奇想:

“能不能根据G、c、h这三个常数,创造出一套新的物理量的单位标准呢?”

他选择最常见的三个基本物理量:长度、时间、质量。

计算方法非常简单,那就是通过量纲分析和配平。

因为G、c、h这三个常数的单位,包含了m、s、kg等单位。

通过合适的单位换算,可以把不要的单位全部消除。

比如,长度的单位是m。

那么普朗克长度Lp的单位肯定也是m。

这时,可以假设Lp=h^αG^βc^γ。

只要找到合适的参数,就能使得单位换算后,只剩下m。

通过求量纲方程可得:α=1\/2,β=1\/2,γ=-3\/2。

最后,我们可以得到,普朗克长度Lp=√G?\/c3。(?=h\/2π;√表示根号)

通过一定的运算,我们把这三个常数的结果变成了长度m。

这就是普朗克长度的来源。

把常数的值代入进去,计算可得Lp=1.6×10^-35m。

普朗克的想法是,把这个数值当成长度的基本单位。

(具体过程,如图所示)

根据这个原理,同理可得普朗克时间Tp=5.4×10^-44s,普朗克质量Mp=2.2×10^-8kg。

以上就是所谓的普朗克单位的来源。

至此,大家应该能看出来了,普朗克单位并不是所谓的“最小的不可分割的单位”。

比如普朗克质量,虽然也很小,但是它依然比电子、质子等大很多倍。

这说明普朗克质量不是质量的最小单位。

所以,普朗克长度和普朗克时间也不是空间和时间的最小单位。

这时,肯定就有人好奇了:

“那这三个普朗克单位到底代表什么意思呢?”

“为什么我看的很多营销号都说这个尺度下物理学不存在呢?”

答案充满了戏剧性。

之前说了,普朗克提出这三个普朗克单位的时候,广义相对论和量子力学都还没有出现。

所以,这三个新的基本单位并没有什么实际的意义,可以看成是一种数学游戏。

形象点理解就是,以前物理学家约定俗成把一个西瓜的质量定义为“标准的1kg”。

结果现在普朗克非要把一颗葡萄的质量定义为“标准的1kg”。

你说这有什么意义呢?

大家还是习惯用常见的长度时间标准,而不会选择普朗克发明出来的这套诡异的极小标准。

但是!

当广义相对论和量子力学面世后,一切都不同了!

物理学家们忽然发现,普朗克单位数值竟然蕴含着非常深刻的物理意义。

它是广义相对论和量子力学同时失效的尺度!

形象点理解,广义相对论和量子力学都能描述西瓜大小的物体,但是却无法描述葡萄大小的物体。

这可就非常有意思了!

而这,也是李奇维接下来要讲述的内容。

此刻,当他提出“空间存在最小的尺度吗”的问题后,所有人都骇然了。

众人的第一反应就是:

“不可能!绝对不可能!”

“空间是连续的,怎么可能会有最小的尺度。”

“......”

李奇维改变了原来的物理学史,所以这一世,普朗克并没有提出普朗克长度等概念。

因此,在场众人第一时间根本不会想到那么小的尺度。

惊讶也就理所应当了。

郎之万等大佬眉头微皱。

这个问题确实是个好问题。

但是他们绝对不相信时空会是间断离散的。

自从量子概念提出,量子力学建立以来,不连续的概念彻底颠覆了物理学。

物质有最小单位,能量也有最小单位。

但是目前为止,还没有任何理论和证据表明,空间和时间会存在最小单位!

物理学界默认时空是肯定连续的。

不过,他们没有第一时间质疑,而是继续思考。

奥本海默、汪德昭等天才们瞪大了双眼。

他们想不明白布鲁斯教授为何会提出这个问题。

物理学从诞生到现在,从来没有任何一个理论描述过时空的极限。

哪怕是广义相对论这种专门描述时空的理论,也没有提到时空有最小的尺度。

汪德昭喃喃自语:

“时空难道会是不连续的吗?”

“这有点太匪夷所思了吧。”

“而且最小尺度难道指的是光子那样的最小能量单位吗?”

根据量子力学可知,光子的能量是一份一份的,E=hv,不可再分割。

那么空间和时间若是也有最小单位,则必然也是一个具体的数字。

比如多少多少米,多少多少秒。

“只是,这是不是有点太夸张了。”

“我们的时空是由一块块极小的时空单元拼起来的?”

一时间,众人都不知道该如何回答这个问题。

这时,忽然有胆大的学生高声道:

“布鲁斯教授,我认为不存在最小的尺度。”

“空间应该就是连续的。”

众人闻言,朝对方看去,是个平平无奇的学生。

奥本海默神色严肃,他觉得对方肯定错了。

答案绝对不会简单。

然而,李奇维的回答,直接惊掉了所有人的下巴。

他微微一笑,说道:

“不错,你很诚实。”

“我的观点和你一样。”

“我也认为空间是连续的,不存在所谓最小的尺度。”

哗!

台下一片哗然!

众人顿时懵逼不已。

啥情况?

布鲁斯教授这是把我们当狗遛啊?

“嗐!没想到布鲁斯教授还有这样的恶趣味,竟然想诈我们!”

“空间肯定是连续的啊,不然空间和空间之间的缝隙是什么?不会漏风吗?”

众人哈哈大笑。

然而,郎之万等人很清楚,布鲁斯教授不可能会无聊到这种地步。

果然,紧接着,他们就听到台上的声音传来。

李奇维继续笑着说道:

“我想通过芝诺的乌龟,让大家思考一个问题。”

“既然数学上空间有极限的概念,并且还发展出了微积分。”

“那么物理理论有没有极限呢?”

“换句话说,我们现在的相对论和量子力学,它们所能应用的尺度存不存在极限呢?”

“假设当某个尺度小到一定程度时,这两个理论会不会失效呢?”

“如果是,那就说明在这个尺度下,我们【现有的】物理学已经无能为力了。”

“对于人类而言,这个尺寸下的一切物理行为都是神秘莫测、不可观测的。”

“因为我们的理论已经到达了极限。”

“而这,才是芝诺的乌龟真正的内涵!”

“所以,你们认为,存不存在这样的极限尺度呢?”

哗!

全场骇然!

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