1899年5月普朗克（Planck）发表了第一篇有关黑体辐射谱的论文。在这篇论文中他首次提出了常数h，后来人们把它理解为量子作用，并以普朗克的名字命名，发表这篇论文时，普朗克非常激动。他为之激动的不是因为量子化的引入或推翻了经典物理，也不是知道他的发现将导致物理学的革命，而是为一维作用常数在他的定律中出现而激动。因为这一常数同光速C及牛顿引力常数G完成了一个基本单位的三重奏。

他认为这些常数的存在“使得建立长度、质量和时间的单位成为可能，这些量独立于客体而一直保持它的意义，即使在地球外无人类的地方也一样。因此这些常数叫作‘基本测量单位。’”确实，如果我们同天狼星进行文明交流，一个肯定有效的把我们同他们之间的尺和钟进行比较的方法是用普朗克名字命名的基本单位。

普朗克长度 L_planck=(Gh/C³)^1/2≈10^-33厘米

普朗克时间 L_planck=(G/C⁵)^1/2≈10^-43秒

普朗克质量 M_planck=(hC/G)^1/2≈10^-5克

这些基本单位最令人吃惊之处是他们之间大小相差如此巨大。通常我们认为原子、原子核的尺寸非常小了，但普朗克长度比它们小20到26个量级。普朗克时间同原子现象的时间相比如同原子现象的时间与李宙年龄相比一样小。而普朗克质量却较大，比质子质量（10^-24克）大19个量级。

这些尺度同原子、原子核尺度之间的巨大悬殊是自然界最令人注目的事实之一。那些试图在这些尺度间架起桥梁的理论家发现要解释像10¹⁹这样大的数是很困难的，这就是所谓的等级问题。

等级问题一个最重要的实际结果是在大尺度下引力弱。在原子核中两个质子间的引力近似为他们之间强大核力的(M_质子/M_普朗克)²≈10^-38倍。这正是在实验室中完全忽略引力的原因。当许许多多质子聚集在一起时引力才不可忽略。

恒星、行星和人是由许多原于组成的，也与等级问题有关。恒星的最大尺度由引力强度决定，它使极大质量的恒星塌缩。按照钱德拉沙卡（S. Chandrasekhar）的恒星塌缩理论，在一个恒星上的最大数量的质子是(M_质子/M_普朗克)³≈10⁵⁷量级。因此我们可以认为正是等级问题使我们的世界具有复杂性和多样性。

我们怎样理解这些令人惊异的大数呢？狄拉克（Paul Dirac），首先认真地研究了这个问题，认为同等级问题相联系的大数是同在宇宙中的另一些大数，如以原子为单位的宇宙年龄、观察宇宙的质子数等有联系。由于这些数随时间而变化，因此，他预言引力常数G应随时间而变化。这一思想到现在整体上并没有被排除，在统一理论中与这一预言有联系的预言为：精细结构常数随宇宙时间尺度而变化，但这一预言与观察相矛盾。现代物理理论为解释这一等级问题要寻求两种机制。第一，非阿贝尔规范力随能量减少而对数增加，这预示着如果这些力在普朗克尺度上是弱的，那么在低于17个量级上的能量，这些力应比较强。在这一低能尺度上，他们能引起弱电对称破缺，从而处W粒子获得质量及产生决定质子质量的夸克禁闭的动力。为了按以上图景工作煎要的第二种机制是：防止标量希格斯（Higgs）粒子发展成普朗克大小的质量。如果我们寻求一个把时空对称扩展的漂亮的超对称理论能成功，这一点也能做到。事实上，相信超对称的一个主要的唯象的理由是解释等级问题。

在近年建立自然界力的统一理论时也面临着等级问题。人们一直试图把非常成功的弱电统一和强作用的标准模型外推到普朗克高能区，在这里将出现新的物理和力的统一。在如此极高的能量下，引力变得很强，因它的强度取决于距离和能量。由牛顿万有引力可知，两物体间的引力同它们的质量之积成正比。在相对论中，质量由能量代替，因此，引力随能量增加，在普朗克这一世界自然的标度下，引力同另一些自然力有相同的强度，因此他们可能纳入一个统一理论中。

近来，科学家一直雄心勃勃、满怀信心地朝统一理论方向努力，最引人注目的是超弦理论。但弦理论的反对者认为任何想达到普朗克尺度，即从现在实验室再提高17个能量量级的企图是愚蠢和注定要失败的。在将来，我希望对弦理论的反对者有一个回答。我认为我们别无选择，无论多么困难，我们必须探索普朗克物理学。

[Physics Today，1989年6月]