網際網路到了推廣新物理的時候了。

回顧人類物理理論300年探索之路:

300年前牛頓創立了經典力學，經典力學雖然沒有明晰開啟宇宙奧秘大門，但它觸碰到大門鑰匙的雛形，這個鑰匙雛形就是“作用力與反作用力”。經典力學之後的相對論和量子力學，它們離這把鑰匙雛形越走越遠，完全偏出物理軌道。時間來到300年後，《宇宙物理體系》敏銳察覺到這把鑰匙雛形，把它加工打磨之後變成“物質彈性原理”，終於開啟宇宙大門。

《宇宙物理體系》簡介: 它全文9萬字，歷時6年完工。它對舊物理基礎概念定義作了一次全面檢查維修及重建。它以尋找物質基本性質即物性為突破口重建物理學。它增加了若干新的基礎概念定義。它完成了對宇宙大自然最基本最重要最普遍物象進行逐一解釋，且邏輯自洽。

《宇宙物理體系》28個短影片目錄:

1《宇宙物理體系》

2物質和能量

3質量重量

4磁和電

5時空

6光

7浮力

8飽和原理

9資訊傳播

10火箭發射

11蘋果下落

12磁鐵相吸

13地球繞太陽轉

14飛機上升

15太陽能量方式

16月球重力

17力分析

18力傳播

19力與速度

20傳播力

21受力分析

22宇宙機理

23望遠鏡

24物理用詞

25性質和量

26生命

27力分析舉例

28摩擦力

普朗克常數的存在證明了我們存在的這個世界可能是計算機模擬出來的，再厲害的計算也是有邊界的，因此必須有個最小單位，否則計算量太大了。如同我們看螢幕時有個畫素的概念，那就是螢幕的最小單位

關於“為什麼普朗克常數是最小量”的闡述

我儘量以“通熟易懂”的語言來解釋，也就是儘量不涉及數學，只講結論。但我對以下文字負責，以下文字基於人類現有的對微觀世界的認識，以及我自己近10年來講授《量子力學》這門課程的認識。

1、首先，我認為從光子能量E=hv來解釋普朗克常數為什麼是“能量最小單位”並不太合適，儘管這是很多量子力學教科書的切入點。同理，從“黑體輻射”來解釋也不太合適，儘管這確實是量子力學的發端之一。

2、要理解這個問題，要先搞清楚量子力學的理論體系是怎樣的。量子力學是一個“公理化”的理論體系，這種理論體系並不特殊，是大多數物理理論的邏輯體系，另外一個大家很熟悉的採用公理化理論體系的學科即“幾何”。所謂“公理化的理論體系”，即從幾條體系內無法證明的公理（量子力學中叫基本假設）出發，透過嚴格的數學推導把整套體系建立起來（大家回想一下幾何是不是這樣的），得到一系列理論預言，透過實驗驗證這些預言的正確性（實驗是檢驗理論的唯一標準，這是科學的硬性要求！）；如果實驗沒有發現與理論相悖之處，反之可認為基本假設是正確的。這是一種基於邏輯、實驗和統計的認知模式。

3、量子力學的基本假設是什麼？有幾條（不同教科書有不同歸類，但內容差不多）；下面列出比較容易理解和後面要用到。(1) 微觀粒子的狀態由態向量（雖然說波函式也沒錯，但嚴格來講是態向量，波函式是態向量在座標或者動量表象下的形式）；(2) 物理量由算符來表示，取值即算符的本徵值；(3) 直角座標系下的座標和動量算符不對易，不對易可以理解為乘法中交換位置不等，即xp /= px；而且差值可以寫出來，[xp - px] = ih/(2*pi)，這裡i是虛數單位。 請注意！這裡首次出現了普朗克常數h！(4)量子態的演化滿足薛定諤方程，薛定諤方程裡面也出現了普朗克常數。（不好打公式就不打了；另外，需要說明的是一般量子力學中出現的普朗克常數不是高中物理中的h，而是h/(2*pi)，用一個沒法打出來的新字母表示，讀/ eitch bar /）。

4、然後，我們用這些基本假設，藉助嚴格數學推導，把整套量子理論建立起來，並得到一系列預言（沒錯，理論物理的核心目的就是預言！）。透過實驗，我們發現這些預言都是對的！因此，我們認為量子力學的基本假設和整套理論體系正確（目前來說）！也確實是，否則半導體工業不會發展起來，華為也不會崛起，對吧(^^)

5、看出來了嗎，普朗克常數在量子力學中就是這樣的地位。如果換成其他值，那麼得到的理論預測就和實驗事實不符，因此普朗克常數只能是這個數！如果換成其他數，世界不會發生什麼變化，只是人類發展了一個錯誤的理論罷了。

6、當然，我並不是說其他答者從黑體輻射或者光子能量角度回答是錯誤的，只是我從另一個角度來解釋。畢竟量子力學已經建立差不多100年了，沒必要一定遵循草創初期的軌跡來探尋答案，可以站在更後世的角度。

7、以人擇原理的核心思想結尾：世界之所以是這個樣子的，是因為它只有是這個樣子，才能產生人，把它認識成這個樣子的。

根據普朗克理論，普朗克時間與普朗克距離是物理存在的最小單位。所以，普朗克理論是粒子世界。沒有連續體。再小，就無理了，講不通了。只好大爆炸。

中國古代莊子則不認可普朗克理論。莊子曰：“一尺之棰，日取其半，萬世不竭。”用什麼工具來分？怎樣分？莊子密而不宣，讀者自悟。

道理很簡單，因為目前發現的基本粒子是一個球一個球結合在一起的，而不是混合起來的一坨，所以由基本粒子釋放的能量也只能是一個球一個球的釋放。

這就好像你米飯，你吸收的營養物質是由米飯提供的，米飯又是一個飯粒一個飯粒的，所以你吃一碗米飯獲得的能量必然是一粒米飯能量的整備數。

當然這是目前我們發現的，如果以後可以發現把"米粒"切割開有可能就會獲得更小單位的能量了。

普朗克常量簡單的解釋是極性電介質轉動一次所做的功，極性電介質比喻為凸輪。

有很多的機械用到凸輪，不如發動機氣門的凸輪軸，凸輪軸轉動一圈，凸輪就壓縮一次氣門彈簧，凸輪每次壓縮氣門彈簧做的功是一個固定的常數。

電磁波是依靠極性電介質進行傳播，極性電介質像凸輪一樣轉動，每轉動一次做的功是一個固定的常數，這個常數就是普朗克常數。

撲克臉常數是由極性電介質的偏向距決定的，除非縮小極性電介質的偏心距，否則普朗克常數就再小，再小極性電介質就不能完成一次轉動。

邁克斯韋的真空不是絕對真空，而是指不存在物質原子的空間，在邁克斯韋真空中物質無法維持原子的結構，分解成比基本粒子更加微小的粒子，這些更加微小的粒子稱為電介質，分為極性電介質和非極性電介質，電磁波以極性電介質為傳播介質。

邁克斯韋的電磁波理論與道德經的世界觀是完全符合的。

無名有名，此兩者同出而異名，同謂之玄。玄之又玄，眾妙之門。

觀測不到形態的空間與觀測得到形態的物質，這兩者的構成成分是相同的，只是形態不同而已。空間與物質的構成成分都是旋轉的“氣”，旋轉的氣相互纏繞旋轉又構成其他旋轉氣量子，這是微觀粒子世界的標準模型。

“氣”是指空間中的自由基本粒子和比基本粒子更加微小的粒子。

電子在原子中運動，撞擊周圍空間中的“氣”，電子的一部分能量向空間中的“氣”傳遞，產生電磁波。

普朗克常數來自經典物理學的黑體輻射問題。現在來看這個問題，實質上是能量的傳遞問題：經典物理學認為能量的傳遞是連續的不間斷的，而量子的引進則證明了能量的傳遞是不連續的可間斷的。

量子做為能量傳遞的單位，和經典力學的質點有著本質不同；量子做為能量傳遞的單位，同時具有波動性，這也從根本上顛覆了經典物理學的波的概念。德布羅伊在普朗克工作的基礎上，進一步提出了基本粒子都具有波-粒二象性，被實驗證明後，正式拉開了量子力學的序幕。

波粒二象性為基礎的量子力學，不再以因果必然性為基礎，而是以機率偶然性為基礎；在時空關係上，基本粒子遵循測不準原理，動量座標與時間座標不再具有同時性。由此，量子力學與經典力學有了本質區別，不僅是研究物件的區別，在物理學的研究方法上也有了本質區別。

量子力學的方法論，與愛因斯坦的相對論的方法論也有著本質不同。愛因斯坦所遵循的依然是十九世紀以來的拉普拉斯決定論，認為物理學就是應用幾何學，牛頓力學與歐幾里德幾何學是相融的一致的，狹義相對論與閔可夫斯基幾何學是相融的一致的，廣義相對論與黎曼幾何學是相融的一致的；但是，量子力學卻表明，微觀粒子的運動不受幾何空間約束，是無規則的經驗空間的運動，我們只能以機率統計的方式加以把握。對此，愛因斯坦無法接受，與波爾進行了長達三十年的論戰，最終誰也沒有說服誰。

關於波爾與愛因斯坦誰是誰非，已經超出了本題的範圍。這裡只想說，有限的幾個幾何空間，是很難或者根本無法概括整個真實的宇宙的，物理學不可能脫離其經驗空間而成為純粹的應用幾何學。

所以，對於量子不能按照經典物理學的質點概念來理解，量子實質上是一個能量單位，以波的方式進行傳遞；因此，對量子進行分割本身沒有什麼意義。但是電子，做為基本粒子，卻有著自身的結構，對其結構的研究則深入到了夸克的層次，儘管現在對夸克知道的還很少。

是用數學公式推匯出的，並能計算出其大小，只能如此，否則無法正確科學地解釋“黑體輻射”。這樣的一份，不可再分，是一整份，一個2個3個……整數，不可能是，1個半等，是能量子，後簡稱為“量子”，從此，改變了世界，帶來了驚喜的成果

世界是離散的，從能量最小推出空間最小距離，推出時間最小片。所以你看起來就像幻燈片一樣在空間中運動，在時間中一片片的前移。

再小的度量無法解釋，你可以說是空間間隙，或者時間間隙。跳出三界外不在五行中

實質上，普朗克常數只是電磁場一個週期內對帶電體施加的作用量的比例係數而已。也就是一個帶電體在一個週期內的變化程式的量度係數。並不是什麼物理中的最小劃分單位，更不是客觀世界存在的一種特定的最小粒子所攜帶的能量數量。因此，再小的度量單位當然也有，就是小於一個週期時的能量變化值。由於週期數是連續變化的量，不是離散的所謂量子化的量，因此，不存在最小能量單位的情形。因為頻率可以是小於1的非整數，甚至存在穩定的電磁場，其頻率為0。因此，客觀上不存在最小能量單位，能量更不是一份一份的。這只是人們對其產生的嚴重誤解而已。詳情可參見本人以下文章；

普朗克常量要吃透，必須先吃下量子力學來龍去脈的瓜。本來這事是研究生頭疼的日常，題主何苦為難自己呢？

但是，當做一個科學的小八卦故事，我們也是可以講一講的。

作為普朗克常量誕生的量子論，量子是很難理解，它是艱深的數學和奇異的模型結合體，充滿了任性的實驗經驗和脫離客觀現實的假設。

量子論的奠基人之一玻爾（nielsbohr）說過：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”

很久很久以前，這是事實，不是一個故事慣用的開頭。

自古以來，光就被理所當然地認為是這個宇宙最原始的事物之一。古希臘時代的人們傾向於把光看成是一種非常細小的粒子流，簡單的說，光是由一粒粒非常小的“光原子”所組成的。17世紀中期，義大利數學家格里馬第，根據光的衍射實驗，第一次提出光的波動學說。

這就是潘多拉魔盒的起源，從此，物理學進入了長達數個世紀的波-粒之爭。

19世紀末，麥克斯韋第一次將光統一到電磁波理論中，同時也為幾百年的糾纏爭論，暫時劃上了句號。光的波動說變成了無可動搖的事實，順帶，經典物理走上了巔峰。

到這裡為止，都沒有量子論什麼事，一切都還十分的美滿幸福。

19世紀最後的年月裡，76歲的開爾文男爵的這段發言，令他在物理史上留下了永遠的印記，他是這樣說的“動力學理論斷言，熱和光都是運動的方式。但現在這一理論的優美性和明晰性卻被兩朵烏雲遮蔽，顯得黯然失色了。”

這兩朵著名的烏雲，分別指的是經典物理在光以太和麥克斯韋－玻爾茲曼能量均分學說上遇到的難題。

簡單的說，指的就是人們在邁克爾遜－莫雷實驗和黑體輻射研究中的困境。

今天我們知道，第一朵烏雲，最終導致了相對論革命的爆發。第二朵烏雲，最終導致了量子論革命的爆發。

我們的故事有點長，這時候主角才正式登場。

一個物體看上去是白色的，是因為它反射所有頻率的光波；反之，如果看上去是黑色的，則是因為它吸收了所有頻率的光波。物理上定義的“黑體”，指的就是可以吸收全部外來輻射的物體。舉個簡單的例子，一個空心的球體，內壁塗上吸收輻射的塗料，外壁上開一個小孔。從小孔觀察內壁，就是絕對黑色的，即是我們定義的“黑體”。

同學們研究黑體不是閒到無聊，而是根據黑體熱輻射效應，用這個原理，我們甚至可以坐在實驗裡，就能知道天上恆星的元素構成，對於研究宇宙的奧秘可是有著至關重要的作用。

但隨著研究的深入，我們遇到了一個尷尬的事實，當我們用數學方式來描述“物體的輻射能量和溫度究竟有著怎樣的函式關係”時，最終推論出兩套經驗公式，它們分別是維恩公式以及瑞利-金斯公式，這兩個公式分別只有在短波和長波的範圍內才能起作用，在各自的領域內，它們精確的和實驗吻合，可是一旦來到對方的界限中，它們則涇渭分明，無法溝通。但物理學的最高教義就是統一，同一個事實的描述，不可能需要兩個毫無聯絡的方程，這其中必定隱藏了什麼。

仔細分析裡面的奧秘，我們驚訝的發現，如果我們從經典粒子的角度出發去推導，就得到適用於短波的維恩公式。如果從類波的角度去推導，就得到適用於長波的瑞利－金斯公式。光這個古老的概念，究竟是粒子還是波？我們又回到了曾經困擾幾百年爭論問題的起點。

普朗克是個好同學，他決定徹底解決黑體輻射這個困擾人們多時的問題。他的目的也很簡單，從現存的兩個公式中，找出一個普遍適用的公式，徹底解決紛爭。普朗克對自己數學功底有很強的自信，他利用數學上的內插法，讓維恩公式的影響在長波的範圍裡儘量消失，而在短波里“獨家”發揮出來。

就是這個純粹出於湊數的公式，背後帶來了一場令物理界地動山搖的變革。

多年以後，普朗克在給人的信中說“當時，我已經為輻射和物質的問題而奮鬥了6年，但一無所獲。但我知道，這個問題對於整個物理學至關重要，我也已經找到了確定能量分佈的那個公式。所以，不論付出什麼代價，我必須找到它在理論上的解釋。而我非常清楚，經典物理學是無法解決這個問題的”。

普朗克發現，他必須拋棄經典物理的一些概念了，甚至完美無缺的麥克斯韋方程組也必須違背，他得接受一直不喜歡的統計力學立場，從玻爾茲曼的角度來看問題，把熵和機率引入到這個系統裡來。然後，普朗克發現了一個事實，他必須做一個假定，假設能量在發射和吸收的時候，不是連續不斷，而是分成一份一份的！

正是這個看似極度平常的創舉，量子正式誕生！

普朗克的方程明確表示，能量必須只有有限個可能態，它不能是無限連續的。在發射的時候，它必須分成有限的一份份，它存在一個最小的單位。

那麼，這個最小單位究竟是多少呢？從普朗克的方程裡可以容易地推算出這個常數的大小，它約等於6.55×10^-27爾格*秒，換算成焦耳，就是6.626×10^-34焦耳*秒。這個單位很小，以至於我們通常認為它好像就是連續的一樣。

而這個值，現在我們稱之為“普朗克常數”，用h來表示。同時，這也是人類目前理解的最小的單位，事實上，我們已經無法再往下劃分了。

有同學不服，認為腦洞無極限，我不介意這個觀點，但是請記住，思考和胡扯的界限，就是實驗。如果你能拿出成熟的理論加以實驗資料佐證，我不介意修改我的看法。在這之前，請閉嘴。

普朗克常量來源於人們對於黑體輻射的研究。黑體是物理學上面的專有名詞，指的是一個對於任何電磁波都吸收，而不會反射的物體。黑體吸收電磁波後會產熱，科學家們根據經典力學不同的理論，竟然得出來兩個描述黑體產熱和光波頻率的公式，一個是維恩定律，一個是瑞利-金斯定律。更為令人困惑的是，兩個定律竟然互不相容，一個在短波和實驗資料完美切合，一個在長波區域和實驗資料完美切合。這樣奇怪的事情，令科學家十分困惑，大家覺得一定是什麼地方出現了問題。

普朗克也是這些困惑科學家中的一員，他為了使得兩個公式可以相互融合，提出了內插法解決這個問題。於是，他靠著純數學的手段，真的還就猜出了一個公式，這個公式完全和實驗資料相符，沒有任何應用限制。但問題是，這個公式的物理學意義，竟然是要光的能量是一份份的發射，每份能量為hv，其中h就是普朗克常數。利用普朗克推出的這個公式，可以計算出h的值，就是6.626×10^-34 J·S。剛開始，普朗克對此解釋也很不能接受，但公式又正確無疑。

我們的世界存在很多常數，比如c、萬有引力常數G等等，這些常數構成了我們的世界。每個常數看似沒有任何聯絡，但是卻又相互完美切合。任何一個常數的大小都是剛剛好，輕易改變任何一個常數，帶來的都是一系列物理規律的改變。就像蝴蝶效應一樣，即便遠隔萬里的蝴蝶扇動翅膀，也可能導致一場巨大的風暴。

對於這些物理常數而已，它們就是組成世界最為基礎的基石。任何改變，都將會徹底地改變世界的構架。如果把我們的世界比作一個大型程式，那麼這些常數就是全域性變數，任何改變，導致程式的執行結果都會發生極大變化，甚至會出現一些嚴重BUG，導致程式崩潰。

普朗克常數是透過“黑體輻射”實驗發現的。至於為什麼是能量的最小劃分？簡單來說，因為只有這樣才與實驗結果相符合。再小會怎麼樣？這是一個物理學暫時無法回答的問題，但如果說存在另一個世界，它的普朗克常量比我們這個世界還小，或者更大的話，這個問題就十分有趣了。

19世紀末，在麥克斯韋電磁波理論獲得空前成功後，物理學界唯有三大涉及光的實驗，無法用電磁波理論解釋，即黑體輻射、光電效應和原子光譜。

而德國物理學家普朗克就是在解決黑體輻射時，發現了能量具有最小單位的秘密。

“黑體”是一個能把射入的光（電磁波）全部吸收的理想物體，當它被加熱時，又能最大限度地向外熱輻射。19世紀末，人們已經能透過實驗得到黑體輻射出電磁波的能量與波長之間的關係，然而在透過現有電磁波理論來解釋這些實驗資料時，卻出現了無法忽略的誤差。

即便其中與實驗資料匹配的較好的兩個公式：維恩公式只能解釋短波部分，而瑞利-金斯公式只能解釋長波部分。

上圖是兩個公式與實驗資料曲線圖的對比關係。

以上兩個公式都是基於能量無限可分的傳統認知，從電磁波理論中推匯出來的。而1900年，普朗克發現如果假設能量傳遞具有一個最小量，且能量總以它的整數倍傳遞，就能得到和實驗曲線完全吻合的結果。透過計算，普朗克得出了最小能量為6.62607015×10^（-34） J·s。也就是說任何小於這個數值的能量無法釋放，也無法吸收。

從此，普朗克發現能量傳播總是一份一份的，即量子化。最早的量子概念就是這麼來的，這個數值就被稱為普朗克常數h=6.62607015×10^（-34） J·s。

所以，如果問為什麼普朗克常數是最小能量劃分？那是因為實驗觀察到的結果如此。

普朗克常數與“不確定性原理”之間的關係

我們對它最熟悉的理解就是“量子的動量與位置無法同時確定，即動量越確定，位置就越不確定；位置越確定，動量就越不確定。”量子力學很多實驗結果都可以用它來解釋，它的數學表示式為：ΔxΔp≥h/4π （Δx：位置的變化值；Δp：動量的變化值；h：普朗克常數；π：圓周率）

從這個公式就可以看出，因為h/4π 是一個常數，當位置越確定，即位置的變化值Δx就越小時，那動量的變化值Δp就必定越大，反之亦然。這個公式揭示的是粒子的內稟性，所以“不確定性原理”其實與測量儀器無關。

同時，這個公式同樣滿足宏觀物體。但因為普朗克常數h太小了，宏觀物體的Δx和Δp又足夠大，所以ΔxΔp肯定大於h/4π。而只有Δx和Δp都很小的微觀粒子，才會由於這個公式表現出明顯的量子不確定性。

明白了這個基礎邏輯，我們再來看h如果變大或變小，會出現什麼情況？

1、h變小。

那顯然h/4π的值會跟著h變小，那將導致微觀世界的不確定性越來越小。雙縫干涉實驗的精度要求會越來越高，衍射干涉現象會越來越不明顯。

2、h變大。

那顯然h/4π的值會跟著h變大，那將導致微觀世界的不確定性越來越大，只要h足夠大，就連宏觀世界的物體也會表現出明顯的不確定性。比如，你的杯子可能再也裝不了水，你甚至可以穿牆了，世界肯定一團亂。

這樣看來，似乎h變大，對世界影響有點大，h變小，好像影響不大。

那我們再來看一下，大家不那麼熟悉的“不確定性原理”的第二種應用，即能量與時間的不確定性關係，數學公式表達為：ΔEΔt≥h/4π（ΔE：能量的變化值；Δt：時間的變化值；h：普朗克常數；π：圓周率）

一旦涉及能量與時間這兩個變數，這就不得了了。因為這個公式可以用來解釋量子隧穿和真空量子漲落。

只要Δt足夠小，ΔE就可以變得足夠大，對一些被勢壘所阻的量子，就可以在一瞬間獲得能量隧穿出勢壘，只要在Δt時間內，把能量再還回去就是了。而真空本應是什麼都沒的，但由於這個公式，在極小的Δt內，真空也可以產生能量，然後再把能量還回去，這就是我們說的真空量子漲落，與虛粒子湮滅。

第一，從量子隧穿角度來看。

如果h變小了，量子隧穿會變得更難實現，太陽或許都無法成為一顆恆星。因為即便太陽的核心能達到1500萬攝氏度的高溫，要實現氫聚變的質子-質子鏈反應也離不開量子隧穿效應的幫助。

如果由於h導致量子隧穿效應的減弱，太陽不能成為一顆恆星，地球上永遠不會出現生命，人類也不會出現在地球之上。當然這個影響不只是太陽系，而是全宇宙，宇宙中的恆星都會隨著h的減小而大量減少。

反之，如果h變大了，量子隧穿會變得更容易實現，更多的恆星可能形成，恆星燃燒得更劇烈，然而壽命也會大幅縮短。

第二，從真空量子漲落角度來看。

1980年，美國有個叫阿蘭·古斯的物理學家，基於“不確定性原理”的這層屬性，提出過一個宇宙誕生的假說。大概意思就是，這個世界本來是“無”的，但由於真空量子漲落，在十分微小的Δt時間內，真空獲得了巨大的瞬時能量形成了宇宙大爆炸，巨大的爆炸將正能量與負能量分開了，而正能量的世界就是我們的宇宙。

當然，這是一個腦洞奇大的假說，但至少在理論推導上是站得住腳的。如果在此假說的基礎上來理解，h變小的話，我們的宇宙至今可能都還未誕生，不知道還要等多久才能等到宇宙大爆炸。而h變大的話，那真空時不時的就爆這麼一下，可能也沒有生命適應得了這樣的宇宙更替。

上面的分析，只是給出了一些極具代表性的可能性猜想，肯定還有很多無法想象的情況。畢竟宇宙中充滿了能量，而作為能量的最小單位，普朗克常數h只要有稍微一點變動，必定是牽一髮而動全身。

所以，可能只有普朗克常數h剛好是目前這個數值，我們的宇宙才能誕生出生命，而我們是何其幸運。

普朗克常數h不具有絕對性。從哲學角度上講，物質是永恆存在的，即物質的存在具有絕對性；永恆存在的物質都是運動著的，即運動具有絕對性。除了這二個絕對性外，宇宙中的任何物質形態都是相對的。光，即電磁波是一種具體的物質形態，因此是相對的。同樣，熱輻射是能量的一種轉換形式，也是相對的。那麼，與電磁波相聯絡、與熱輻射相關的h常數也必將是相對的。因此說，“h是物理中的最小化分”的這種絕對說法、觀點是不對的。再回到物理學中看，我們知道，黑洞能吸收光，被吸收的光有二種可能。a、一是保守的說，是光被吸入黑洞後還是光，其區別是光不再是直線運動著了(實際上由於天體都是圓不是平行的，因此光的執行軌跡也都是曲線的)，而是以光速作旋轉運動。就是說黑洞是由以光速旋轉的光子所組成的。那麼，當黑洞發展變化到宇宙大爆炸的奇點時，就不可能還是由光子組成的吧。b、光被黑洞吸收後，變成另一種物質形態了。上面這二種情況，無論那一種，都是對“最小劃分”的否定，就是說，若黑洞、宇宙大爆炸奇點是實際存在的物質形態，那麼“h是最小劃分”就是錯誤的。

光，對於人類來說，既熟悉又陌生。我們天天接觸、離不開光，我們又對它認識的太少太淺、太不夠。光在沒有阻擋的情況下，可以執行、生存幾十億年（無任何阻力、真空的情況現實中沒有，光遇到微觀粒子阻力而消耗的能量是以增加波長的形式來體現的），就是說它可以在整個宇宙中傲遊。那麼，我們應該問一下，這種“傲遊”的意義、對整個宇宙的作用是什麼？如果說實體物質對整個宇宙起到的是靜（相對的）、穩定作用，那麼光起到的則是動、聯絡，在整個宇宙間傳遞、平衡能量的作用，這才是普朗克常數定義的現實意義。

用多普勒效應正反向測量結果的均方根推匯出‘洛倫茲變換’

論文《用多普勒效應直接測量洛倫茲變換》以單向光速的直接測量結果c+ = c− = c為前提。當某確定的光波波長定義為長度單位，則單向波長 λ 的測量就轉換成為杆的長度L的測量。由1849年之前確立的聲學和波動光學的多普勒效應，長度的測量結果為：

L (θ) = L0 (1+β cos θ)，β=v /c。

多普勒效應在兩相反方向測量結果的乘積為：

L (0) L (π) = L0 (1 + β) L0 (1− β)

= L02 (1− β 2 )

= L02γ2

= L 2，

或

L ≡ [L (0) L (π)]1/2 = L0γ

這正是菲茨傑拉德-洛倫茲的‘尺縮’公式，γ = (1−β2 )1/2為羅侖茲因子。

頻率或週期的多普勒效應的測量結果為：

f (θ) = f0 [1− (v cos θ /c)] ，T (θ) = T0 / (1+β cosθ)。

多普勒效應在兩相反方向測量結果的乘積為：

T(0) T(π) = [T0/(1+β)] [T0 / (1−β )]

=T02 / (1− β2 ) = T02 / γ2

= (T0 / γ ) 2 = T 2

或

T≡ (T (0) T (π)) 1/2 = T0 /γ

這正是洛倫茲變換的‘鐘慢’公式。至此，SR的洛倫茲變換就從經典力學和經典波動光學的多普勒效應的測量結果中推匯出來了。SR就成了經典物理學推匯出的定理或牛頓力學體系中的實驗定律。SR的本質是多普勒效應在兩相反方向測量值的均方根數學處理結果。

由於單個客體（例如飛船）不可能在同一時刻向兩個相反的方向運動，也就不可能同時有兩個相反方向的測量值。因此，SR不適用於描述單個客體的運動，不能用它推論出雙生子佯僇。對多粒子系統，總是可以配對出近似地沿相反方向運動的粒子偶，SR正好可以描述這些近似的粒子偶的運動特性—— 一級多普勒效應幾乎相抵消只剩下二級多普勒效應的洛倫茲因子。所以，SR本質上具有統計特性，它只適合於描述具有統計特性的多粒子運動，例如 μ 介子的壽命等。

洛倫茲為解釋邁克爾遜-莫雷1887年的實驗結果，1892年獨立提出了長度收縮的假說。他認為相對以太運動的物體，其運動方向上的長度縮短了。1895年，他發表了運動方向上長度收縮因子的準確公式。1904年，他發表了著名的變換公式（J．H．龐加萊首先稱之為洛倫茲變換）和質量與速度的關係式，並指出光速是物體相對於以太運動速度的極限。在以太觀下他得出了SR的主要結論,促成了1905年愛因斯坦建立SR。1996年我和劉寶誠在北大學報發表論文指出[1]：邁克爾遜-莫雷實驗中由光速各向異性的光程差推匯出待測相位差時，同時又用了光波長和光頻率的各向同性為前提。實驗原理的自相矛盾其實驗結果自然是無效的。從無效的邁克爾遜-莫雷實驗結果產生出了有效的洛倫茲變換和SR，可謂是歪打正著。

實質上，普朗克常數只是電磁場一個週期內對帶電體施加的作用量的比例係數而已。也就是一個帶電體在一個週期內的變化程式的量度係數。並不是什麼物理中的最小劃分單位，更不是客觀世界存在的一種特定的最小粒子所攜帶的能量數量。因此，再小的度量單位當然也有，就是小於一個週期時的能量變化值。由於週期數是連續變化的量，不是離散的所謂量子化的量，因此，不存在最小能量單位的情形。因為頻率可以是小於1的非整數，甚至存在穩定的電磁場，其頻率為0。因此，客觀上不存在最小能量單位，能量更不是一份一份的。這只是人們對其產生的嚴重誤解而已。詳情可參見本人以下文章；

普朗克常量要吃透，必須先吃下量子力學來龍去脈的瓜。本來這事是研究生頭疼的日常，題主何苦為難自己呢？

但是，當做一個科學的小八卦故事，我們也是可以講一講的。

作為普朗克常量誕生的量子論，量子是很難理解，它是艱深的數學和奇異的模型結合體，充滿了任性的實驗經驗和脫離客觀現實的假設。

量子論的奠基人之一玻爾（nielsbohr）說過：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”

很久很久以前，這是事實，不是一個故事慣用的開頭。

自古以來，光就被理所當然地認為是這個宇宙最原始的事物之一。古希臘時代的人們傾向於把光看成是一種非常細小的粒子流，簡單的說，光是由一粒粒非常小的“光原子”所組成的。17世紀中期，義大利數學家格里馬第，根據光的衍射實驗，第一次提出光的波動學說。

這就是潘多拉魔盒的起源，從此，物理學進入了長達數個世紀的波-粒之爭。

19世紀末，麥克斯韋第一次將光統一到電磁波理論中，同時也為幾百年的糾纏爭論，暫時劃上了句號。光的波動說變成了無可動搖的事實，順帶，經典物理走上了巔峰。

到這裡為止，都沒有量子論什麼事，一切都還十分的美滿幸福。

19世紀最後的年月裡，76歲的開爾文男爵的這段發言，令他在物理史上留下了永遠的印記，他是這樣說的“動力學理論斷言，熱和光都是運動的方式。但現在這一理論的優美性和明晰性卻被兩朵烏雲遮蔽，顯得黯然失色了。”

這兩朵著名的烏雲，分別指的是經典物理在光以太和麥克斯韋－玻爾茲曼能量均分學說上遇到的難題。

簡單的說，指的就是人們在邁克爾遜－莫雷實驗和黑體輻射研究中的困境。

今天我們知道，第一朵烏雲，最終導致了相對論革命的爆發。第二朵烏雲，最終導致了量子論革命的爆發。

我們的故事有點長，這時候主角才正式登場。

一個物體看上去是白色的，是因為它反射所有頻率的光波；反之，如果看上去是黑色的，則是因為它吸收了所有頻率的光波。物理上定義的“黑體”，指的就是可以吸收全部外來輻射的物體。舉個簡單的例子，一個空心的球體，內壁塗上吸收輻射的塗料，外壁上開一個小孔。從小孔觀察內壁，就是絕對黑色的，即是我們定義的“黑體”。

同學們研究黑體不是閒到無聊，而是根據黑體熱輻射效應，用這個原理，我們甚至可以坐在實驗裡，就能知道天上恆星的元素構成，對於研究宇宙的奧秘可是有著至關重要的作用。

但隨著研究的深入，我們遇到了一個尷尬的事實，當我們用數學方式來描述“物體的輻射能量和溫度究竟有著怎樣的函式關係”時，最終推論出兩套經驗公式，它們分別是維恩公式以及瑞利-金斯公式，這兩個公式分別只有在短波和長波的範圍內才能起作用，在各自的領域內，它們精確的和實驗吻合，可是一旦來到對方的界限中，它們則涇渭分明，無法溝通。但物理學的最高教義就是統一，同一個事實的描述，不可能需要兩個毫無聯絡的方程，這其中必定隱藏了什麼。

仔細分析裡面的奧秘，我們驚訝的發現，如果我們從經典粒子的角度出發去推導，就得到適用於短波的維恩公式。如果從類波的角度去推導，就得到適用於長波的瑞利－金斯公式。光這個古老的概念，究竟是粒子還是波？我們又回到了曾經困擾幾百年爭論問題的起點。

普朗克是個好同學，他決定徹底解決黑體輻射這個困擾人們多時的問題。他的目的也很簡單，從現存的兩個公式中，找出一個普遍適用的公式，徹底解決紛爭。普朗克對自己數學功底有很強的自信，他利用數學上的內插法，讓維恩公式的影響在長波的範圍裡儘量消失，而在短波里“獨家”發揮出來。

就是這個純粹出於湊數的公式，背後帶來了一場令物理界地動山搖的變革。

多年以後，普朗克在給人的信中說“當時，我已經為輻射和物質的問題而奮鬥了6年，但一無所獲。但我知道，這個問題對於整個物理學至關重要，我也已經找到了確定能量分佈的那個公式。所以，不論付出什麼代價，我必須找到它在理論上的解釋。而我非常清楚，經典物理學是無法解決這個問題的”。

普朗克發現，他必須拋棄經典物理的一些概念了，甚至完美無缺的麥克斯韋方程組也必須違背，他得接受一直不喜歡的統計力學立場，從玻爾茲曼的角度來看問題，把熵和機率引入到這個系統裡來。然後，普朗克發現了一個事實，他必須做一個假定，假設能量在發射和吸收的時候，不是連續不斷，而是分成一份一份的！

正是這個看似極度平常的創舉，量子正式誕生！

普朗克的方程明確表示，能量必須只有有限個可能態，它不能是無限連續的。在發射的時候，它必須分成有限的一份份，它存在一個最小的單位。

那麼，這個最小單位究竟是多少呢？從普朗克的方程裡可以容易地推算出這個常數的大小，它約等於6.55×10^-27爾格*秒，換算成焦耳，就是6.626×10^-34焦耳*秒。這個單位很小，以至於我們通常認為它好像就是連續的一樣。

而這個值，現在我們稱之為“普朗克常數”，用h來表示。同時，這也是人類目前理解的最小的單位，事實上，我們已經無法再往下劃分了。

有同學不服，認為腦洞無極限，我不介意這個觀點，但是請記住，思考和胡扯的界限，就是實驗。如果你能拿出成熟的理論加以實驗資料佐證，我不介意修改我的看法。在這之前，請閉嘴。

普朗克常量來源於人們對於黑體輻射的研究。黑體是物理學上面的專有名詞，指的是一個對於任何電磁波都吸收，而不會反射的物體。黑體吸收電磁波後會產熱，科學家們根據經典力學不同的理論，竟然得出來兩個描述黑體產熱和光波頻率的公式，一個是維恩定律，一個是瑞利-金斯定律。更為令人困惑的是，兩個定律竟然互不相容，一個在短波和實驗資料完美切合，一個在長波區域和實驗資料完美切合。這樣奇怪的事情，令科學家十分困惑，大家覺得一定是什麼地方出現了問題。

普朗克也是這些困惑科學家中的一員，他為了使得兩個公式可以相互融合，提出了內插法解決這個問題。於是，他靠著純數學的手段，真的還就猜出了一個公式，這個公式完全和實驗資料相符，沒有任何應用限制。但問題是，這個公式的物理學意義，竟然是要光的能量是一份份的發射，每份能量為hv，其中h就是普朗克常數。利用普朗克推出的這個公式，可以計算出h的值，就是6.626×10^-34 J·S。剛開始，普朗克對此解釋也很不能接受，但公式又正確無疑。

我們的世界存在很多常數，比如c、萬有引力常數G等等，這些常數構成了我們的世界。每個常數看似沒有任何聯絡，但是卻又相互完美切合。任何一個常數的大小都是剛剛好，輕易改變任何一個常數，帶來的都是一系列物理規律的改變。就像蝴蝶效應一樣，即便遠隔萬里的蝴蝶扇動翅膀，也可能導致一場巨大的風暴。

對於這些物理常數而已，它們就是組成世界最為基礎的基石。任何改變，都將會徹底地改變世界的構架。如果把我們的世界比作一個大型程式，那麼這些常數就是全域性變數，任何改變，導致程式的執行結果都會發生極大變化，甚至會出現一些嚴重BUG，導致程式崩潰。

普朗克常數是透過“黑體輻射”實驗發現的。至於為什麼是能量的最小劃分？簡單來說，因為只有這樣才與實驗結果相符合。再小會怎麼樣？這是一個物理學暫時無法回答的問題，但如果說存在另一個世界，它的普朗克常量比我們這個世界還小，或者更大的話，這個問題就十分有趣了。

19世紀末，在麥克斯韋電磁波理論獲得空前成功後，物理學界唯有三大涉及光的實驗，無法用電磁波理論解釋，即黑體輻射、光電效應和原子光譜。

而德國物理學家普朗克就是在解決黑體輻射時，發現了能量具有最小單位的秘密。

“黑體”是一個能把射入的光（電磁波）全部吸收的理想物體，當它被加熱時，又能最大限度地向外熱輻射。19世紀末，人們已經能透過實驗得到黑體輻射出電磁波的能量與波長之間的關係，然而在透過現有電磁波理論來解釋這些實驗資料時，卻出現了無法忽略的誤差。

即便其中與實驗資料匹配的較好的兩個公式：維恩公式只能解釋短波部分，而瑞利-金斯公式只能解釋長波部分。

上圖是兩個公式與實驗資料曲線圖的對比關係。

以上兩個公式都是基於能量無限可分的傳統認知，從電磁波理論中推匯出來的。而1900年，普朗克發現如果假設能量傳遞具有一個最小量，且能量總以它的整數倍傳遞，就能得到和實驗曲線完全吻合的結果。透過計算，普朗克得出了最小能量為6.62607015×10^（-34） J·s。也就是說任何小於這個數值的能量無法釋放，也無法吸收。

從此，普朗克發現能量傳播總是一份一份的，即量子化。最早的量子概念就是這麼來的，這個數值就被稱為普朗克常數h=6.62607015×10^（-34） J·s。

所以，如果問為什麼普朗克常數是最小能量劃分？那是因為實驗觀察到的結果如此。

普朗克常數與“不確定性原理”之間的關係

我們對它最熟悉的理解就是“量子的動量與位置無法同時確定，即動量越確定，位置就越不確定；位置越確定，動量就越不確定。”量子力學很多實驗結果都可以用它來解釋，它的數學表示式為：ΔxΔp≥h/4π （Δx：位置的變化值；Δp：動量的變化值；h：普朗克常數；π：圓周率）

從這個公式就可以看出，因為h/4π 是一個常數，當位置越確定，即位置的變化值Δx就越小時，那動量的變化值Δp就必定越大，反之亦然。這個公式揭示的是粒子的內稟性，所以“不確定性原理”其實與測量儀器無關。

同時，這個公式同樣滿足宏觀物體。但因為普朗克常數h太小了，宏觀物體的Δx和Δp又足夠大，所以ΔxΔp肯定大於h/4π。而只有Δx和Δp都很小的微觀粒子，才會由於這個公式表現出明顯的量子不確定性。

明白了這個基礎邏輯，我們再來看h如果變大或變小，會出現什麼情況？

1、h變小。

那顯然h/4π的值會跟著h變小，那將導致微觀世界的不確定性越來越小。雙縫干涉實驗的精度要求會越來越高，衍射干涉現象會越來越不明顯。

2、h變大。

那顯然h/4π的值會跟著h變大，那將導致微觀世界的不確定性越來越大，只要h足夠大，就連宏觀世界的物體也會表現出明顯的不確定性。比如，你的杯子可能再也裝不了水，你甚至可以穿牆了，世界肯定一團亂。

這樣看來，似乎h變大，對世界影響有點大，h變小，好像影響不大。

那我們再來看一下，大家不那麼熟悉的“不確定性原理”的第二種應用，即能量與時間的不確定性關係，數學公式表達為：ΔEΔt≥h/4π（ΔE：能量的變化值；Δt：時間的變化值；h：普朗克常數；π：圓周率）

一旦涉及能量與時間這兩個變數，這就不得了了。因為這個公式可以用來解釋量子隧穿和真空量子漲落。

只要Δt足夠小，ΔE就可以變得足夠大，對一些被勢壘所阻的量子，就可以在一瞬間獲得能量隧穿出勢壘，只要在Δt時間內，把能量再還回去就是了。而真空本應是什麼都沒的，但由於這個公式，在極小的Δt內，真空也可以產生能量，然後再把能量還回去，這就是我們說的真空量子漲落，與虛粒子湮滅。

第一，從量子隧穿角度來看。

如果h變小了，量子隧穿會變得更難實現，太陽或許都無法成為一顆恆星。因為即便太陽的核心能達到1500萬攝氏度的高溫，要實現氫聚變的質子-質子鏈反應也離不開量子隧穿效應的幫助。

如果由於h導致量子隧穿效應的減弱，太陽不能成為一顆恆星，地球上永遠不會出現生命，人類也不會出現在地球之上。當然這個影響不只是太陽系，而是全宇宙，宇宙中的恆星都會隨著h的減小而大量減少。

反之，如果h變大了，量子隧穿會變得更容易實現，更多的恆星可能形成，恆星燃燒得更劇烈，然而壽命也會大幅縮短。

第二，從真空量子漲落角度來看。

1980年，美國有個叫阿蘭·古斯的物理學家，基於“不確定性原理”的這層屬性，提出過一個宇宙誕生的假說。大概意思就是，這個世界本來是“無”的，但由於真空量子漲落，在十分微小的Δt時間內，真空獲得了巨大的瞬時能量形成了宇宙大爆炸，巨大的爆炸將正能量與負能量分開了，而正能量的世界就是我們的宇宙。

當然，這是一個腦洞奇大的假說，但至少在理論推導上是站得住腳的。如果在此假說的基礎上來理解，h變小的話，我們的宇宙至今可能都還未誕生，不知道還要等多久才能等到宇宙大爆炸。而h變大的話，那真空時不時的就爆這麼一下，可能也沒有生命適應得了這樣的宇宙更替。

上面的分析，只是給出了一些極具代表性的可能性猜想，肯定還有很多無法想象的情況。畢竟宇宙中充滿了能量，而作為能量的最小單位，普朗克常數h只要有稍微一點變動，必定是牽一髮而動全身。

所以，可能只有普朗克常數h剛好是目前這個數值，我們的宇宙才能誕生出生命，而我們是何其幸運。

普朗克常數h不具有絕對性。從哲學角度上講，物質是永恆存在的，即物質的存在具有絕對性；永恆存在的物質都是運動著的，即運動具有絕對性。除了這二個絕對性外，宇宙中的任何物質形態都是相對的。光，即電磁波是一種具體的物質形態，因此是相對的。同樣，熱輻射是能量的一種轉換形式，也是相對的。那麼，與電磁波相聯絡、與熱輻射相關的h常數也必將是相對的。因此說，“h是物理中的最小化分”的這種絕對說法、觀點是不對的。再回到物理學中看，我們知道，黑洞能吸收光，被吸收的光有二種可能。a、一是保守的說，是光被吸入黑洞後還是光，其區別是光不再是直線運動著了(實際上由於天體都是圓不是平行的，因此光的執行軌跡也都是曲線的)，而是以光速作旋轉運動。就是說黑洞是由以光速旋轉的光子所組成的。那麼，當黑洞發展變化到宇宙大爆炸的奇點時，就不可能還是由光子組成的吧。b、光被黑洞吸收後，變成另一種物質形態了。上面這二種情況，無論那一種，都是對“最小劃分”的否定，就是說，若黑洞、宇宙大爆炸奇點是實際存在的物質形態，那麼“h是最小劃分”就是錯誤的。

光，對於人類來說，既熟悉又陌生。我們天天接觸、離不開光，我們又對它認識的太少太淺、太不夠。光在沒有阻擋的情況下，可以執行、生存幾十億年（無任何阻力、真空的情況現實中沒有，光遇到微觀粒子阻力而消耗的能量是以增加波長的形式來體現的），就是說它可以在整個宇宙中傲遊。那麼，我們應該問一下，這種“傲遊”的意義、對整個宇宙的作用是什麼？如果說實體物質對整個宇宙起到的是靜（相對的）、穩定作用，那麼光起到的則是動、聯絡，在整個宇宙間傳遞、平衡能量的作用，這才是普朗克常數定義的現實意義。