千家信息网

常数之谜,科学家是如何确定常数的?常数与宇宙的关系是什么?

发表于:2026-11-05 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2026年11月05日,哈勃常数、引力常数、普朗克常数、玻尔兹曼常数、光速、π、真空的介电常数、真空的磁导率、电导率、电阻率、库仑常数,等等…… 常数家族的队伍还在不断扩大。任何学过基础科学的人都会遇到至少一个物理常数,比如
千家信息网最后更新 2026年11月05日常数之谜,科学家是如何确定常数的?常数与宇宙的关系是什么?

哈勃常数、引力常数、普朗克常数、玻尔兹曼常数、光速、π、真空的介电常数、真空的磁导率、电导率、电阻率、库仑常数,等等…… 常数家族的队伍还在不断扩大。任何学过基础科学的人都会遇到至少一个物理常数,比如光速或电子的质量。这是不可避免的。

科学家尤其是物理学家必须记住这些常数(至少非常熟悉),因为这可以让很多计算过程变得简单。但当你停下来思考这些常数,以及它们所描述宇宙的某方面的性质时,你会感到不可思议。这些庞大的数字并不仅仅是为了给我们带来计算上的不便。

我们知道很多常数的值,但是这些值是怎么来的呢?这些常数是科学家创造的,还是自然存在的?它们对物理学意味着什么?它们会改变吗?如果会,我们为什么称它们为"常数"?

这些常数意味着什么?

哈勃常数告诉我们宇宙的膨胀及恒星离我们远去的速度,最终帮助我们计算宇宙的年龄。自埃德温・哈勃于 1929 年首次计算出它以来,已经过去了近 100 年,科学家们仍在争论它的实际价值。随着技术的每一次飞跃,以及每一台新的(更精密的)望远镜问世,哈勃常数都会"改变"。找到哈勃常数的精确值仍然是现代天文学最大的挑战之一。

引力常数有时也被称为牛顿常数,是牛顿万有引力定律中使用的比例常数,用 G 表示。无论是在地球上、火星上,还是在几千光年之外的某个遥远的行星上,引力常数的值都不会改变。

普朗克常数给出了粒子频率与其总能量之间的关系,这是物理学世界中的一个突破性发现,因为其中一个量是波的属性(频)),另一个是粒子的属性 (能量)。因此,证明了物质的波粒二象性,并最终为量子物理学的发展铺平了道路。

我们可以通过常数所代表的东西(物理量)来定义单个常数,但我们能否给几个常数赋予一个整体的定义(含义)?也就是说,我们需要用我们指定的单位来定义宇宙的某些量,比如米、牛顿、光年和焦耳。

例如,引力常数的单位 G 是:

当 G 乘以两个物体的质量,再除以它们之间距离的平方,就得到了力的单位,牛顿(N)。这正是我们需要的,因为我们想知道两个物体之间的引力:

因此,常数的数值将取决于我们使用的单位系统。

那么这是否意味着常数是人类构造的?绝对不是!这个定义是关于常数的作用,而不是常数是什么。此外,它也不能定义所有的常数,因为也有无量纲的常数,比如著名的圆周率 π。

圆周率是个无理数,并且是超越数,它出现在自然界的许多现象中。从 DNA 双螺旋结构,到扔石头时池塘的涟漪,到斑马条纹和豹斑图案,到著名的海森堡原理,到抗震建筑的结构,再到海浪的涨落 -- 圆周率无处不在。它在宇宙运行的中心逐渐消失,并出现在最复杂的数学中。

它是一个常数,没有单位,我们不知道为什么会这样。

它们的值是如何确定的?

有一些常数的值存在争议,误差总会存在,这取决于我们现有设备的准确性和灵敏度。常数不是科学家创造的。它们存在于宇宙中,我们只是通过反复的实验和观察来测量它们。

还有一个问题更深入地探究了常数之谜。在 1937 年 2 月 20 日发表在《自然》杂志上的一篇论文中,著名物理学家保罗・狄拉克提出了一个至今仍令物理学家困惑不解的问题:如果我们纵观整个宇宙的历史,所有的常数真的都是常数吗?毕竟,我们所有的测量都是在地球上进行的。这里不变的东西在其他地方也是不变的吗?

保罗・狄拉克的论文

然后有证据表明"质子质量与电子质量的比值"是不变的。多年来,在来自多个国家的众多研究小组,探索了可观测宇宙中最遥远的角落,仅仅是为了确定质子与电子的质量比是否会改变。每一次,结果都是一样的。质量比保持不变。

常数是会变化的,比如哈勃常数(埃德温・哈勃测量的初始值是目前哈勃常数值的 7 倍多),但这是由于人为误差和设备精确性造成的。

我们无法解释为什么这些常数是这样的,它们是如何由自然决定的,以及它们是否能在数十亿年的时间里发生变化。我们只能测量已经存在的东西。

本文来自微信公众号:老胡说科学 (ID:LaohuSci),作者:我才是老胡

常数 宇宙 物理 哈勃 科学 质量 单位 引力 科学家 自然 这是 测量 著名 东西 之间 圆周 圆周率 学家 意味 物理学 数据库的安全要保护哪些东西 数据库安全各自的含义是什么 生产安全数据库录入 数据库的安全性及管理 数据库安全策略包含哪些 海淀数据库安全审计系统 建立农村房屋安全信息数据库 易用的数据库客户端支持安全管理 连接数据库失败ssl安全错误 数据库的锁怎样保障安全 百单网互联网科技有限公司 百单网互联网科技有限公司怎么样 博彦科技互联网金融 互联网科技工作委员会主任 关于新基建和互联网科技 高科技与互联网 互联网科技英文 紫鲸互联网科技 万达互联网科技 重庆科技学院互联网 西藏七维空间互联网科技有限公司 华服互联网科技官网 洛阳昕诺飞互联网科技有限公司 乌苏新华互联网科技做什么的 深圳互联网科技的发展 江苏苏星互联网科技有限公司 城市宝互联网科技有限公司 广东鹅鹅鹅互联网科技有限公司 全球科技与互联网公司市值变化 好易买互联网科技 手冲咖啡和咖啡机区别 南京欣网互联网络科技 深圳互联网科技公司 北京互联网科技公司 互联网 科技创业 科技与互联网哪个更好 栖莱科技互联网股份有限公司 中国互联网十大科技股排名 江苏互联网智能科技软件 伍佰万互联网科技是干嘛的
0