自然单位

想象一间厨房，你把每段距离都用厘米量，却把每份重量用「英石」量、每段时间用「两星期」来量——每个食谱都会塞满换算因子。物理学家遇到过这种情形的一个版本，并找到了一个利落的解法：把你的单位选得让亚原子世界两个伟大的常数都变成数字一。这样得到的，就叫自然单位，它让粒子物理学的方程变得清爽得多。

自然单位，是一种把光速 c 和约化普朗克常数（记作 ℏ）都设为一的单位选择。把 c 设为一，就把空间和时间合并成同一种测量，于是距离和时间可以用同样的单位标注，相对论公式里那一堆 c 因子也随之消失。把 ℏ 设为一，则把能量与时间的倒数联系起来，并贯通量子描述与经典描述。有了这两项选择，能量、质量和动量便共享同一个单位（eV 及其倍数），而长度就成了能量的倒数。著名的 E 等于 m c² 也坍缩成惊人地简洁的 E 等于 m。

自然单位之所以重要，是因为它让物理学家能看清物理，而不至于淹没在常数里，也因为每个量的单位都从一个能量尺度的选择自动得出。需要诚实说明的是：自然界什么都没变；c 和 ℏ 仍在那里，只是被藏了起来，当你需要一个人能据以行动的数字——以米为单位的长度、以秒为单位的寿命——时，就必须把这些常数手工放回去。自然单位是一种便利、一面澄清的透镜，而不是说光速在日常单位里真的等于数字一。