科学家|1秒钟是多长时间？相对于普朗克时间，1秒钟可谓是“天荒地老” 科学家

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时间是一种抽象的概念，为了度量时间，人们给时间定义了若干单位，在日常生活中，我们用到的最小时间单位一般就是“秒” 。
那么1秒钟是多长时间呢？
看上去这是一个简单的计算题，因为一天就是24小时，一小时60分钟， 1分钟60秒，所以1秒钟的时间就是86400分之1天。实际上，在过去的很长一段时间里，人们确实都是这样定义“秒”的，但在天体物理学逐渐发展起来之后，人们却发现这种定义是不恰当的，为什么呢？
因为“天”这个时间单位是根据地球的自转周期来定义的，而科学家却发现地球的自转速度并非一成不变，平均每100年，地球的自转周期就会减缓大约0.00164秒。
在此之后，人们就开始积极寻找一种比地球自转更稳定的周期现象（最好是完全稳定），并以此来精确定义“秒”这个时间单位。
在1967年举行的第13届国际度量衡大会上，人们最终将1秒的时间定义为“铯-133原子基态的两个超精细能阶之间发生跃迁时所辐射出的电磁波的振荡周期的9192631770倍的时间” 。
（图为铯原子钟）
相对于电磁波震荡周期这类非常短暂的时间而言，用秒作为单位显然是不合适的，不过没关系，我们可以用更小的时间单位，比如“皮秒” ，根据定义， 1秒等于10^12皮秒，即10000亿皮秒。
看到这里，可能大家会认为1皮秒的时间已经是非常小的时间单位了，毕竟1皮秒只有10000亿分之1秒，然而在物理学中，还有更小的时间单位，例如飞秒（10的负15次方秒）、阿秒（10的负18次方秒），而普朗克时间更是短暂得令人难以想象。
相对于1秒钟， 1皮秒的时间确实非常短暂，然而相对于普朗克时间， 1皮秒却无比漫长，因为1普朗克时间约为10的负43次方秒，简单换算一下就可以得出， 1皮秒包含了10^31（1后面跟31个零）普朗克时间。
什么概念呢？这样说吧，如果将1普朗克时间比作1秒，那么1皮秒就相当于大约3.17 x 16^23年，也就是3170万亿亿年，相比之下，根据大爆炸宇宙论推测的宇宙年龄，也“只有”138亿年左右。
这可以说是无比漫长了，而正如我们所知， 1皮秒只有1万亿分之1秒，由此可见，相对于普朗克时间， 1秒钟可谓是“天荒地老” 。
为什么物理学中会有如此小的时间单位？在19世纪末的时候，人们发现在微观世界中的一些现象，根本无法用已有的经典物理理论来进行解释，例如根据经典物理理论计算出的黑体辐射强度会随着辐射的频率无限上升，直至无穷大，这与在实际实验中测量的数据严重不符。
为了解释这种现象，物理学家普朗克提出了“量子”的概念，他指出黑体辐射中的辐射能量并不是经典物理理论中所描述的那样是连续的，而是可细分为若干份的，每一份能量都是不可分割的基本单位（即量子），从而完美地解决了黑体辐射理论与实验之间的矛盾。
进一步研究表明，除了能量之外，其它的物理量同样具有这种不连续的性质，它们也可以细分为若干个不可分割的基本单位，而这些基本单位都可以通过光速常数、引力常数、普朗克常数、库伦常数、玻尔兹曼常数等等物理常数推导出来。
“量子”的概念提出之后，又经过了爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森伯、狄拉克等众多物理学家的完善，最终建立了量子力学理论体系，时至今日，这已经成为了现代物理学的基石之一。
时间也是一个物理量，它也具有不可分割的基本单位，这就是普朗克时间，所以我们可以简单地理解为，普朗克时间是现代物理学中最小的时间单位。
好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。
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