時(shí)間是一種抽象的概念，為了度量時(shí)間，人們給時(shí)間定義了若干單位，在日常生活中，我們用到的最小時(shí)間單位一般就是“秒”。

那么1秒鐘是多長(zhǎng)時(shí)間呢？

看上去這是一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算題，因?yàn)橐惶炀褪?4小時(shí)，一小時(shí)60分鐘，1分鐘60秒，所以1秒鐘的時(shí)間就是86400分之1天。實(shí)際上，在過去的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人們確實(shí)都是這樣定義“秒”的，但在天體物理學(xué)逐漸發(fā)展起來之后，人們卻發(fā)現(xiàn)這種定義是不恰當(dāng)?shù)模瑸槭裁茨兀?/p>

因?yàn)椤疤臁边@個(gè)時(shí)間單位是根據(jù)地球的自轉(zhuǎn)周期來定義的，而科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)地球的自轉(zhuǎn)速度并非一成不變，平均每100年，地球的自轉(zhuǎn)周期就會(huì)減緩大約0.00164秒。

在此之后，人們就開始積極尋找一種比地球自轉(zhuǎn)更穩(wěn)定的周期現(xiàn)象（最好是完全穩(wěn)定），并以此來精確定義“秒”這個(gè)時(shí)間單位。

在1967年舉行的第13屆國(guó)際度量衡大會(huì)上，人們最終將1秒的時(shí)間定義為“銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能階之間發(fā)生躍遷時(shí)所輻射出的電磁波的振蕩周期的9192631770倍的時(shí)間”。

（圖為銫原子鐘）

相對(duì)于電磁波震蕩周期這類非常短暫的時(shí)間而言，用秒作為單位顯然是不合適的，不過沒關(guān)系，我們可以用更小的時(shí)間單位，比如“皮秒”，根據(jù)定義，1秒等于10^12皮秒，即10000億皮秒。

看到這里，可能大家會(huì)認(rèn)為1皮秒的時(shí)間已經(jīng)是非常小的時(shí)間單位了，畢竟1皮秒只有10000億分之1秒，然而在物理學(xué)中，還有更小的時(shí)間單位，例如飛秒（10的負(fù)15次方秒）、阿秒（10的負(fù)18次方秒），而普朗克時(shí)間更是短暫得令人難以想象。

相對(duì)于1秒鐘，1皮秒的時(shí)間確實(shí)非常短暫，然而相對(duì)于普朗克時(shí)間，1皮秒?yún)s無比漫長(zhǎng)，因?yàn)?普朗克時(shí)間約為10的負(fù)43次方秒，簡(jiǎn)單換算一下就可以得出，1皮秒包含了10^31（1后面跟31個(gè)零）普朗克時(shí)間。

什么概念呢？這樣說吧，如果將1普朗克時(shí)間比作1秒，那么1皮秒就相當(dāng)于大約3.17 x 16^23年，也就是3170萬億億年，相比之下，根據(jù)大爆炸宇宙論推測(cè)的宇宙年齡，也“只有”138億年左右。

這可以說是無比漫長(zhǎng)了，而正如我們所知，1皮秒只有1萬億分之1秒，由此可見，相對(duì)于普朗克時(shí)間，1秒鐘可謂是“天荒地老”。

為什么物理學(xué)中會(huì)有如此小的時(shí)間單位？

在19世紀(jì)末的時(shí)候，人們發(fā)現(xiàn)在微觀世界中的一些現(xiàn)象，根本無法用已有的經(jīng)典物理理論來進(jìn)行解釋，例如根據(jù)經(jīng)典物理理論計(jì)算出的黑體輻射強(qiáng)度會(huì)隨著輻射的頻率無限上升，直至無窮大，這與在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)嚴(yán)重不符。

為了解釋這種現(xiàn)象，物理學(xué)家普朗克提出了“量子”的概念，他指出黑體輻射中的輻射能量并不是經(jīng)典物理理論中所描述的那樣是連續(xù)的，而是可細(xì)分為若干份的，每一份能量都是不可分割的基本單位（即量子），從而完美地解決了黑體輻射理論與實(shí)驗(yàn)之間的矛盾。

進(jìn)一步研究表明，除了能量之外，其她的物理量同樣具有這種不連續(xù)的性質(zhì)，她們也可以細(xì)分為若干個(gè)不可分割的基本單位，而這些基本單位都可以通過光速常數(shù)、引力常數(shù)、普朗克常數(shù)、庫倫常數(shù)、玻爾茲曼常數(shù)等等物理常數(shù)推導(dǎo)出來。

“量子”的概念提出之后，又經(jīng)過了愛因斯坦、玻爾、薛定諤、海森伯、狄拉克等眾多物理學(xué)家的完善，最終建立了量子力學(xué)理論體系，時(shí)至這已經(jīng)成為了現(xiàn)代物理學(xué)的基石之一。

時(shí)間也是一個(gè)物理量，她也具有不可分割的基本單位，這就是普朗克時(shí)間，所以我們可以簡(jiǎn)單地理解為，普朗克時(shí)間是現(xiàn)代物理學(xué)中最小的時(shí)間單位。

好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見。

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