我们常说,最短的距离是两个相爱的人的心的距离彼此,因为他们都在彼此的心里,这就是相爱的人之间那种亲密、默契、关怀的感觉。那么现实世界中最短的距离是多少?

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可能很多朋友都想到了一些长度的单位,比如米,厘米,毫米,微米,纳米等等,我们常见的东西基本上都是用米,厘米,毫米来衡量的。用常用的工具很难测量。人眼无法测量小于毫米的长度单位。例如,微米和纳米就属于微观世界的长度单位。它们需要用特殊仪器测量。例如,科学家测量了氢原子。直径约0.1纳米,水分子直径约0.4纳米。我们都知道病毒很小,比细胞小很多,但是极小的病毒的直径也比水分子大几千倍。

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一个水分子中含有一个氧原子和两个氢原子。一滴水中有2万亿个水分子,而其中只含有4万亿个氢原子。可见氢原子是多么微小。氢原子是最小的原子。基态氢原子(氕原子)包含一个质子和一个电子。但是,如果将氢原子的体积与地球的体积相比,外围的电子只有篮球那么大,中心的电子也只有篮球那么大。质子的体积只有一个边长约150米的方形建筑那么大,两者之外的部分基本是空的。

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但是电子和质子的直径长度并不是物理学中的最小单位。物理学概念中的最短距离就是普朗克长度。量子力学认为物质这么小是不可分割的,所以普朗克长度也被认为是宇宙中最小的长度单位。指的是一个光子在一个普朗克时间内行进的距离。这个距离大约为1.6x10-35米,或质子直径的1/1022,是一个非常小的数字。

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我们可以这样做一个直观的比较:如果我们把一个普朗克的长度看成一个身高1.8米的人的身高,那么一个质子的直径相对于普朗克的长度的长度比银河系的直径(16万光年)要大得多。

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氢原子的直径比质子的直径大10万倍,相当于可观测宇宙相对于普朗克长度的直径。一个边长是一个普朗克长度的立方体是一个普朗克单位。它也是量子物理学中考虑的宇宙中最小的物质体积单位。如果用它的体积来衡量一个氢原子,那么氢原子就是一个宇宙!

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