為什麼說宇宙中最神秘的整數是137?

2026-03-19 | 來源: 果殼 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

如果你問一位物理學家，宇宙中最重要的物理學常數是什麼？你恐怕會得到許多答案：光速、普朗克常數、萬有引力常數……

然而，如果我們將問題收窄——宇宙中最重要的整數是什麼？他們的選擇就會集中很多。答案可能是我們生存的3維空間，或者是標准模型中的3代費米子，甚至是超弦理論中的10維時空。

但在這些整數之外，很多物理學家還會提到一個看起來毫無規律的數字——137。甚至有人會將它稱為宇宙中最神秘的整數。

為什麼是137？這就必須要提到現代物理學中最關鍵的常數之一——精細結構常數。如果沒有這個常數，原子將不復存在，星辰也將熄滅，我們所熟知的物質世界將在瞬間崩塌。

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20世紀初，盧瑟福通過金箔轟擊實驗，提出了原子的核式結構模型：原子由原子核和電子組成，原子核在原子的中心，電子繞著原子核不停地轉動，就像地球在軌道上繞著太陽轉。

原子的盧瑟福核式結構模型，原子核在原子的中心，電子繞著原子核轉。（圖片來源：維基百科）

然而，這一模型在經典物理框架下遭遇了挑戰：根據經典電磁理論，做圓周運動的電子應不斷向外輻射能量，最終會因能量耗盡而墜入原子核，這意味著構成物質的原子竟然無法穩定存在！

為了解決這個問題，丹麥物理學家尼爾斯·玻爾於1913年提出了量子化軌道模型。他大膽假設，電子只能在特定的、分立的軌道上穩定運行，不會輻射能量。

玻爾的模型成功解釋了困擾當時物理學界的一項重要實驗現象——原子光譜。在玻爾之前，物理學家發現原子發射的光並非像彩虹那樣連續，而是由一些孤立、細窄的亮線組成的光譜。每種元素的原子都有其獨特的光譜排布方式，就像原子的“指紋”，但經典理論完全無法解釋這些離散亮線的來源。