År 1900 introducerade Dr Max Planck ett mystiskt nummer till fysikens värld. Detta nummer, nu känt som Plancks konstant , skulle bli hörnstenen i kvantmekaniken och så småningom hjälpa till att rädda dagen i en populär Netflix-serie. Men exakt vad är Plancks konstant, och varför är det så avgörande?
Innehåll
Kvantmekaniken handlar om de små partiklarna som utgör vårt universum och interaktionerna mellan dem. Plancks konstant är avgörande för att definiera dessa partiklars beteende.
Men för att verkligen inse dess betydelse måste vi först förstå skillnaden mellan klassisk mekanik, som beskriver vardagliga föremåls rörelse, och kvantmekanik, som dyker djupt in i universums mikroskopiska skala.
Denna fysikgren, som Sir Isaac Newton beskrev i slutet av 1600-talet, handlar om den observerbara världen och förklarar hur äpplen faller från träd och planeter kretsar runt stjärnor. Om vi tänker på energi som vatten kan vi i klassisk mekanik hälla vilken mängd vatten som helst kontinuerligt.
Gå in i det bisarra och oväntade riket! Inom kvantmekaniken beter sig energi lite annorlunda. Istället för att hälla vatten kontinuerligt är det som att lägga sockerbitar i en kaffekopp. Vi kan lägga till en, två eller tre sockerbitar, men inte en halv eller en fjärdedel.
Denna diskreta natur av energi är ett grundläggande begrepp inom kvantteorin, och det är där Plancks ständiga kliver in.
Plancks konstant definierar mängden energi en foton (en ljuspartikel) kan bära, baserat på frekvensen av dess elektromagnetiska våg. Detta förhållande mellan fotonenergi och elektromagnetisk strålning är avgörande för att förstå fenomen som den fotoelektriska effekten.
Elektromagnetisk strålning och elementarpartiklar "uppvisar i sig både partikel- och vågegenskaper", förklarar Fred Cooper, en extern professor vid Santa Fe Institute, ett oberoende forskningscenter i New Mexico, via e-post.
"Den grundläggande konstanten som förbinder dessa två aspekter av dessa entiteter är Plancks konstant", säger han. "Elektromagnetisk energi kan inte överföras kontinuerligt utan överförs av diskreta fotoner av ljus vars energi E ges av E =hf, där h är Plancks konstant, och f är ljusets frekvens."
En av de spännande aspekterna av Plancks konstant är att dess värde har sett små förändringar över tiden. Även om dessa små justeringar inte får jorden att sluta snurra, kan en betydande avvikelse i dess värde leda till ett universum där atomer är större än stjärnor. Snacka om en kosmisk omvälvning!
Och för de triviaentusiaster, är storleken på ett kilo nu beroende av Plancks konstant. Japp, denna lilla grundläggande fysiska konstant spelar en roll för att definiera vikten.
Om du är en "Stranger Things"-fan kan du komma ihåg en scen från säsong tre som involverar Plancks konstant. Men det finns en twist! Showrunners använde 2014 års värde för Plancks konstant istället för 1985, en liten hicka i deras annars noggranna uppmärksamhet på detaljer.
Den här artikeln har uppdaterats i samband med AI-teknik, sedan faktagranskad och redigerad av en HowStuffWorks-redaktör.
