Поиск по сайту:
Главная страница » Единицы измерения » Естественные системы единиц

Естественные системы единиц




Естественными системами единиц называют системы, в которых за основные единицы приняты фундаментальные физические постоянные, такие, например, как элементарный электрический заряд (заряд протона) заряд протона, масса протона масса протона, постоянная Планка постоянная Планка и , скорость света в вакууме скорость света, гравитационная постоянная гравитационная составляющая, постоянная Больцмана постоянная Больцмана.

Таким образом, в отличие от всех других систем единиц, в которых выбор основных единиц обусловлен требованиями практики измерений, в естественных системах размер основных единиц определяется явлениями природы.

Впервые естественную систему единиц предложил М. Планк (1906), выбрав в качестве основных единиц постоянную Планка , скорость света , гравитационную постоянную , постоянную Больцмана .

При построении естественных систем единиц фундаментальные постоянные, выбранные в качестве основных единиц, формально полагаются равными безразмерной единице. С учетом этого естественную систему единиц Планка можно охарактеризовать соотношением Планк.

Кроме системы Планка известны:

• система Хартри, называемая также системой атомных единиц, характеризуемая соотношением система Хартри;

• релятивистская система единиц, используемая в квантовой электродинамике и характеризуемая соотношением .

Удобство введенных естественных систем единиц состоит в том, что параметры атомных объектов в этих системах по размеру не сильно отличаются от единицы, и в то же время упрощаются основные уравнения теории.

Производные величины в естественных системах единиц являются комбинациями из основных величин. При этом оказывается, что с заданной размерностью из основных величин можно получить только одну комбинацию, которая и образует производную величину с заданной размерностью.

Например, время в системе Хартри является следующей комбинацией основных величин этой системы:

Убедимся в том, что правая часть этой формулы действительно имеет размерность времени. Для этого подставим в эту формулу вместо , и их размерности в системе СГС (при этом учтем, что постоянная Планка есть элементарный квант действия, то есть выражает величину, равную произведению энергии на время ):

то есть, действительно, комбинация основных величин системы Хартри, приведенных в формуле, имеет размерность времени.

Если теперь подставить в (2.1) значения , и , выраженные в системе СГС, то найдем значение единицы времени в системе Хартри:

Аналогично можно получить и другие единицы системы атомных единиц. Естественные системы единиц находят применение в некоторых разделах теоретической физики.


Добавить комментарий


Главная страница » Единицы измерения » Естественные системы единиц