化學中的量子理論
普朗克常數(Planck's constant)
/ PLAHNK /
每一套度量系統都有一個設定其「顆粒度」的基本單位——貨幣有它最小的硬幣,尺子有它最細的刻度。量子世界也有這樣一個單位,一個極小的數,它設定了自然的顆粒究竟有多粗。它把一份光所攜帶的能量,同這束光擺動的快慢聯繫起來,又確定了不確定性原理那不可避免的模糊有多大。這個數就是普朗克常數,記作 h。
更準確地說,普朗克常數是量子力學的基本常數。它是把光子能量同其頻率聯繫起來的比例因子:能量等於 h 乘以頻率。它還出現在德布羅意波長、不確定性原理和薛丁格方程中。它的數值極小,約為 6.626 × 10⁻³⁴ 焦耳·秒,而這份微小正是量子效應在日常生活中被隱藏起來的原因。
誠實地說,h 不只是一個換算因子;它就是量子世界本身的尺度。如果 h 等於零,能量就會是平滑的,不確定性原理會消失,物理學便會坍回經典圖像。正因為 h 雖小卻真的不為零,顆粒度才是真實存在、卻在人的尺度上看不見的。自 2019 年起,它的數值已按定義被精確固定,並被用來定義千克。
一個綠光光子,頻率約為每秒 5.5 × 10¹⁴ 次,攜帶的能量等於 h 乘以這個頻率——約 3.7 × 10⁻¹⁹ 焦耳。要讓我們察覺到任何東西,需要數百萬個這樣光子的能量加起來,這正是為什麼我們從不會感覺到光是一份一份到達的。
h 把一束光的頻率換算成它每個光子的能量。
你常會遇到它的一個親戚,約化普朗克常數 ħ(讀作「h-bar」),它就是 h 除以 2π。在涉及角量的方程裡,比如不確定性原理和自旋,出現得最自然的就是這個版本。
又稱
另見