
宇宙中最小的长度单位是普朗克长度。在物理学中,普朗克长度被认为是最短的距离单位,量子力学指出,物质在这个尺度上就无法再被分割。因此,普朗克长度被认为是宇宙中的最小长度单位。它描述的是光子在一个普朗克时间内在空间中移动的距离,大约为1.6x10^-35米,相当于一个质子直径的大约10^-22倍。这是一个极其微小的数值。
如果我们将普朗克长度与一个1.8米高的人的身高进行比较,那么一个质子的直径相对于普朗克长度来说,其大小就如同银河系的直径与一个身高1.8米的人之间的距离。而氢原子的直径是质子的10万倍,相对于普朗克长度,就如同可观测宇宙的直径一般。
普朗克长度的重要性在于,它与普朗克质量相关,后者大约是一个具有与康普顿波长相当的史瓦西半径的黑洞的质量。这个黑洞的半径大约等于普朗克长度。通过一个思想实验可以说明这一点:想象我们试图测量一个物体的位置,我们需要用光束照射它并观察反射光。如果我们希望以极高的精度测量它的位置,我们必须使用波长更短的光子,这意味着这些光子的能量会更高。如果能量高到一定程度,理论上它们可以撞击物体并产生一个黑洞,这个黑洞会“吞噬”掉光子,导致实验失败。通过简单的量纲分析,我们可以发现,当测量物体位置的精度低于普朗克长度时,就会遇到这个问题。详情