數(shù)字 1/137 長(zhǎng)期以來(lái)被視為物理學(xué)中最神秘和重要的常數(shù)之一，稱為精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)（記作 α）。這個(gè)無(wú)量綱的數(shù)字，近似等于0.007297，在我們理解電磁力（支配帶電粒子之間相互作用的力）中起著關(guān)鍵作用。精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的數(shù)學(xué)定義為：

α = e2 / (4πε??c)

其中：

• e 是基本電荷（約為 1.602 × 10?1? 庫(kù)侖），
• ε? 是自由空間的電容率（約為 8.854 × 10?12 F/m），
• ? 是約化普朗克常數(shù)（約為 1.055 × 10?3? J·s），
• c 是真空中的光速（約為 3.00 × 10? m/s）。

這個(gè)公式表明，α 是一個(gè)無(wú)量綱量，這意味著它沒(méi)有單位，并且無(wú)論使用何種測(cè)量系統(tǒng)，其值都是恒定的。這一特性使其與其他基本常數(shù)（如光速或引力常數(shù)）區(qū)別開(kāi)來(lái)，因?yàn)楹笳呔哂刑囟ǖ膯挝弧?/p>

精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)最早由物理學(xué)家阿諾德·索末菲于1916年提出，他在研究原子光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一常數(shù)。它源于他對(duì)量子力學(xué)的研究，并被發(fā)現(xiàn)對(duì)于解釋原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)（由于相對(duì)論效應(yīng)和電子自旋導(dǎo)致的能級(jí)小分裂）至關(guān)重要。

理查德·費(fèi)曼曾著名地指出，1/137 是一個(gè)“魔法數(shù)字”，在物理學(xué)中隨處可見(jiàn)，強(qiáng)調(diào)了它的基本性質(zhì)。盡管它的重要性不言而喻，但科學(xué)家們一直難以從第一原理推導(dǎo)出其值或理解為何它具有這個(gè)特定的數(shù)值形式。

精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)量化了帶電粒子之間電磁相互作用的強(qiáng)度。它支配著以下現(xiàn)象：

• 原子中電子的行為，
• 光與物質(zhì)的散射，
• 原子的發(fā)射和吸收光譜。

例如，在量子電動(dòng)力學(xué)（QED）中，這一理論描述了光與物質(zhì)之間的相互作用，α 作為耦合常數(shù)，決定了光子發(fā)射或吸收電子的可能性。

α 的值對(duì)原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)有深遠(yuǎn)影響。如果 α 的值顯著不同：

• 原子的大小將會(huì)改變，
• 化學(xué)反應(yīng)將會(huì)被改變，
• 核過(guò)程可能會(huì)表現(xiàn)出不可預(yù)測(cè)性。

這樣的變化將使我們所知的生命變得不可能。例如，如果 α 更大，電子將更靠近原子核軌道，這會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)的電磁力，可能會(huì)破壞原子結(jié)構(gòu)。

數(shù)字 1/137 不僅出現(xiàn)在原子物理學(xué)中，還在多個(gè)領(lǐng)域中出現(xiàn)：

• 量子力學(xué)：涉及粒子相互作用的計(jì)算。
• 宇宙學(xué)：影響星體形成和星系演化理論。
• 固態(tài)物理：影響導(dǎo)電性和磁性的性質(zhì)。

研究人員注意到，這個(gè)數(shù)字經(jīng)常在涉及電磁輻射的過(guò)程中出現(xiàn)——這表明光與物質(zhì)之間存在深刻聯(lián)系。

除了科學(xué)意義之外，1/137 還吸引了神秘主義者和哲學(xué)家的想象。一些解釋認(rèn)為，它代表著科學(xué)與精神之間的橋梁。例如：

在卡巴拉傳統(tǒng)中，數(shù)字通常被賦予神秘含義，因此137與啟蒙和連接更高真理有關(guān)。

卡爾·榮格探討了數(shù)字與心理原型之間的聯(lián)系，認(rèn)為這樣的常數(shù)可能反映了更深層次的宇宙模式。

盡管對(duì)精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)進(jìn)行了廣泛研究，但其起源仍然難以捉摸。物理學(xué)家們繼續(xù)探索是否可以從更基本的原則推導(dǎo)出1/137 的值，或者它是否只是我們宇宙一個(gè)奇特特征。

現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)使得物理學(xué)家能夠以驚人的精度測(cè)量α。目前估計(jì)其值約為：

α ≈ 0.0072973525693

這種高精度強(qiáng)調(diào)了其在理論框架中的重要性，但也引發(fā)了關(guān)于為何它保持這個(gè)特定值的問(wèn)題。

解釋或推導(dǎo)精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)值的努力導(dǎo)致了各種假設(shè)：

• 弦理論：一些物理學(xué)家提出像α這樣的常數(shù)可能源自弦理論框架內(nèi)更深層次的對(duì)稱性。
• 多重宇宙理論：其他人推測(cè)，不同區(qū)域的多重宇宙可能表現(xiàn)出不同的基本常數(shù)值，而我們的宇宙則被微調(diào)以適合生命存在。

數(shù)字 1/137 提醒我們，自然界中固有之美與復(fù)雜性。隨著科學(xué)家們繼續(xù)研究其在各個(gè)領(lǐng)域中的影響，從粒子物理到宇宙學(xué)，這一神秘常數(shù)所帶來(lái)的吸引力依然存在。