假如一個波長接近普朗克長度的光子出現在人身上會怎樣?
忽略出現方式，反正就是射向人體，而且已經開始接觸了
想要標題黨的回答？來 給你。
一個波長為普朗克長度的光子能量為 120億 焦耳, 相當於3000公斤TNT!
這麼大的能量釋放在人身上，肯定直接見上帝了。
看看這個能量是怎麼算的。
光子的能量公式為 。其中普朗克常數
，光速
。將普朗克長度
帶入，可得：
而一公斤 TNT 大概釋放 4兆焦耳 能量。
高能粒子物理領域習慣用電子伏特eV的單位來表示粒子能量。 。所以這個光子的能量可以表示為：
這個光子的能量是多高呢？
人類迄今探測到的最高能量的宇宙伽馬射線為 450 TeV，來自超新星爆發的蟹狀星雲，在我國西藏羊八井ASgamma實驗陣列探測到的，文章於2019年發在了PRL上[1]。相比於這個這個光子能量低了1.6兆億倍！
但是，打在人身上會怎麼樣？
幾乎什麼都不會發生。
3000公斤TNT的能量要打在人身上什麼都不會發生？
這是因為要想讓這些能量發揮作用的前提是你得能把它吸收了。換句話說，你得能把這個高能光子停下來。而你不可能把它停下來。所以它也就瞬間穿透了人體，不留一點痕迹。
多扯一下。光子打到人身上能夠發生很多過程，導致光子的能量傳遞給人體內的粒子。比如被人體內的原子吸收變成原子振動的熱量，或者激發電子的能級躍遷，又或者打出俄歇電子等等。
我們可以計算一束高能光子被介質阻擋後的透過率。
d 為介質的厚度， 為對於特定能量 E 和特定材料的衰減係數，可從美國國家標準局NIST網站上查到[2]。不想自己寫程序算的話，伯克利實驗室提供了在線計算程序[3]。
示例，能量為1-30keV的X射線在厚度1毫米的塑料mylar膜的透過係數：
同樣也可以算下 X-ray 在特定材質中的沉積深度「attenuation length」。這裡材質我選用水「人體的密度還略低於水」，看下能量最高為1-30keV「在線軟體最高只能算到30keV」的光子在水中的沉積深度曲線：
30keV光子對應的沉積深度就已經達到了3厘米。而且這個曲線明顯是隨能量指數上升。
30keV 和「普朗克光子「能量 差了24個數量級。那麼可想而知得需要多厚的人體才能擋住這個光子。
所以更高能量的「普朗克光子」穿透人體豈不是輕而易舉。
或許你可能會說，這麼高的光子能量跟一個很低能量的光子，比如人體的熱輻射，就能發生光子光子對撞從而生成正負電子對，甚至強子對。次級的粒子會不會對人體造成毀滅性傷害？
關於光子光子對撞可參考我的回答：
光子與光子會發生碰撞嗎？?www.zhihu.com
或者大佬 @子乾 的回答：
光子與光子會發生碰撞嗎？?www.zhihu.com
上面的回答會告訴我們在什麼樣的條件下能夠生成正負電子對，或者強子。
我們就直接假定能生成吧。
若是生成正負電子對，那麼這對正負電子平分光子的能量，他們各自具有的能量為 。
這麼高能量的電子還是一樣會直接穿透人體。
人體對帶電粒子的阻擋同樣可以在NIST的網站上計算。這裡我們要算stopping power，對高能粒子的阻擋效果。使用NIST的在線軟體ESTAR[4]，算下能量為1MeV-10GeV「這個在線軟體允許的最高電子能量為10GeV」的電子在密度為1g/cc的水中的stopping power。
結果如圖，第二個圖我直接算出來電子的沉積深度。可以看出能量 10GeV 的電子「紅星」的沉積長度就已經達到了將近 1米。也就是說需要 1米 厚的肉體才能阻擋 10GeV 的電子。而 10GeV 相比於「普朗克光子」的能量簡直小的不忍直視了。
感興趣的可以使用PSTAR[5]和ASTAR[6]算下質子和阿爾法粒子的沉積長度。
總之，我感覺這個問題的意義也就是了解下：
- 啥是普朗克長度
- 如何計算光子能量
- 如何計算光子在介質中的透過率
- 如何計算帶電粒子在介質中的stopping power和沉積長度
至於這個光子是否真能在人體釋放3噸TNT能量？
呵呵。
參考
- ^First Detection of Photons with Energy beyond 100 TeV from an Astrophysical Source https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.051101
- ^x-ray-mass-attenuation-coefficients. https://www.nist.gov/pml/x-ray-mass-attenuation-coefficients
- ^Filter transmission. https://henke.lbl.gov/optical_constants/filter2.html
- ^ESTAR. https://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/ESTAR.html
- ^PSTAR https://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/PSTAR.html
- ^ASTAR https://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/programs.html
前面高贊回答挺好的，我做一點補充。
單個光子即使能量再高也不能生成正負電子對或者其他什麼強子對。如果單光子可以變為正負粒子對的話，那必可以找到一個參考系使得正負粒子對質心繫動量為0，而卻不可能找到一個參考系使光子動量為0，所以沒有單光子到正負粒子對的過程。
懷疑我對Furry定理理解有誤，所以刪去了有關的部分。
另經評論區提醒，單光子與原子核相互作用可以產生正負粒子對。
現階段的理論裡面不會有這種光子存在，很簡單，能量太高了，會質量化。
低能量下，會變成正負電子對，然後分開飛行，但是你這個能量我也不知道會產生什麼物質，要麼是大家尋找的暗物質，手動狗頭。
人類能控制的最高能量可以參看歐洲對撞機。
人類觀察到的最高能量例子，好像是進入大氣層的某個質子。
但是這些能量數量級好像沒有你說的那麼高吧。
如果你讓我猜一下，那隻能是黑洞，然後黑洞蒸發，變成波長比較長的光子。這是一個我能夠理解的答案。
這就好像你隨機向銀河系發射一顆亞光速飛行的子彈，會發生什麼？
大概率會直接穿過銀河系，什麼事都沒發生。星系的物質密度太低，恆星和行星之間太空曠了，隨機射出的一顆子彈想要打中什麼物體概率太低了。
同理，單獨一個「波長接近普朗克長度的光子」射向人體也是如此。
看到這個問題的第一眼
假如一個波長接近特朗普...
嗯？好像有什麼地方不對勁
哦豁
原來是普朗克
o(〃▽〃)o
直接抽穿了一個小洞（估計就是在分子之間一穿而過），因為能量太大，幾乎沒有擴散過程，人沒有感覺。
這個問題其實可以參考之前有個人把腦袋伸進對撞機的事件，高能粒子直接穿了他，但貌似沒什麼事。
你完全理解錯這個長度存在的意義。首先，你要理解普朗克長度怎麼來的。想要測量一個粒子，我們得用光子進行照射然後研究他反射回來的光子。對某個粒子的測量精度要求越高，就要用波長更短的光子，因為波長越短的光子蘊含能量越高，如果能量高到一個程度，原則上光子撞到這個粒子時會產生黑洞。這個黑洞由於引力可以吞噬掉照射的光子，導致光子無法反射回來，實驗失敗，測不出長度。通過簡單的量綱分析計算可發現當測量粒子的精準度達到普朗克長度以下，使用光子測量長度就會發生上面所講的問題。因此，對於普朗克長度，要這樣描述，普朗克長度是可測量範圍內有意義的，最小的長度，小於這個長度，不僅測不出來，而且也沒有意義。而不是說，世間萬物最小長度是普朗克長度。你沒搞清楚定義。
什麼叫普朗克長度
不考慮引力的話，這人有沒有事要看運氣，運氣好無害通過啥事沒有，運氣不好觸發了簇射，粒子數雪崩式增長，放射劑量會極大增加，可能會造成放射性燒傷甚至蒸發人體。
這種現象並不罕見，大氣上層被宇宙射線轟擊產生的簇射現象幾乎一直在發生，一個高能粒子可以用能量「創生」出幾百萬個低能粒子，在大氣中打出可觀測的軌跡雲團。（目前已知的最高能的宇宙射線也比普朗克光子低好幾個數量級）
如果考慮引力，那麼普朗克光子的史瓦西半徑與其波長相近，可能會產生事件視界，然後瞬間蒸發，產生大量粒子和能量，這人肯定沒了…
把人體想像成很多個小球拼接成的物體，普朗克長度這麼小的尺度，大概率就是從縫隙裡面穿過去了，不會造成啥影響。
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