自然單位

想象一間廚房，你把每段距離都用釐米量，卻把每份重量用「英石」量、每段時間用「兩星期」來量——每個食譜都會塞滿換算因子。物理學家遇到過這種情形的一個版本，並找到了一個俐落的解法：把你的單位選得讓次原子世界兩個偉大的常數都變成數字一。這樣得到的，就叫自然單位，它讓粒子物理學的方程變得清爽得多。

自然單位，是一種把光速 c 和約化普朗克常數（記作 ℏ）都設為一的單位選擇。把 c 設為一，就把空間和時間合併成同一種測量，於是距離和時間可以用同樣的單位標註，相對論公式裡那一堆 c 因子也隨之消失。把 ℏ 設為一，則把能量與時間的倒數聯繫起來，並貫通量子描述與經典描述。有了這兩項選擇，能量、質量和動量便共享同一個單位（eV 及其倍數），而長度就成了能量的倒數。著名的 E 等於 m c² 也坍縮成驚人地簡潔的 E 等於 m。

自然單位之所以重要，是因為它讓物理學家能看清物理，而不至於淹沒在常數裡，也因為每個量的單位都從一個能量尺度的選擇自動得出。需要誠實說明的是：自然界什麼都沒變；c 和 ℏ 仍在那裡，只是被藏了起來，當你需要一個人能據以行動的數字——以米為單位的長度、以秒為單位的壽命——時，就必須把這些常數手工放回去。自然單位是一種便利、一面澄清的透鏡，而不是說光速在日常單位裡真的等於數字一。