Естественные системы единиц - системы единиц измерений, в к-рых за осн.
единицы приняты фундам. постоянные - скорость света в вакууме с, гравитац. постоянная G, постоянная Планка h, постоянная Больцмана k, число Авогадро NA
и др. В обычных системах единиц размер осн. единиц выбирают
произвольно; этот выбор определяет значение коэф. в разл. физ.
соотношениях. В Е. с. е. приняты за единицы сами эти коэф., являющиеся
мировыми постоянными, и при этом условии из физ. соотношений вычисляются
единицы разл. физ. величин. Т. о., вид соответствующих ур-ний физики значительно упрощается. В разл. областях применяются разл. Е. с. е., в
к-рых ур-ния освобождаются от коэф., содержащих размерные постоянные. Е.
с. е. можно в принципе воспроизвести в лаборатории без сравнения с
эталонами.
В естественной системе единиц Планка принято
; она названа в честь М. Планка (М. Planck), к-рый впервые
указал на возможность построения такой системы в 1899 (до введения Планка постоянной, вместо неё Планк вводил постоянную Вина b, к-рая, как впоследствии было установлено, выражается через h и k: b=h/k).
Планковской Е. с. е. пользуются в космологии; она особенно удобна для
описания процессов, в к-рых одновременно существенны квантовые и
гравитац. эффекты, напр., в теории чёрных дыр и теории ранней Вселенной.
Е. с. е. решила проблему естеств. единицы длины. Так, напр., комптоновская длина волны -0 , различная для разных элементарных частиц, задаётся массой М частицы:
В теории тяготения масштаб длины определяется гравитац. радиусом rg=2GM/c2, также связанным с массой М. В планковской системе единиц за единицу длины Lp берётся ср. геометрическое -0
и rg
к-рое не зависит от масс. Др. способ введения Е. с. е. состоит в определении планковской единицы массы
Мр из условия
где левая часть представляет собой гравитац. аналог тонкой структуры постоянной.
Ниже приведена таблица значений единиц планковской системы в единицах СИ:
Иногда через фундам. постоянные выражают единицу заряда Qp= (hc)1/2 = l,8756.10-8 Кл и сопротивления Rр=1/с=29,98 Ом. Точность единиц ограничивается точностью, с к-рой определена гравитац. постоянная G=6,6745 (b0,0008) .10-11м3кг-1c-2.
В теории электрослабого взаимодействия используется система, в к-рой единица длины LF определяется, исходя из константы Ферми (константы слабого четырёхфермионного взаимодействия, см. Слабое взаимодействие ),в обычных для физики высоких энергий единицах:
Единица энергии в ней равна
В модели великого объединения (ВО) вводится система, точные масштабы единиц к-рой пока не определены. Оценка масштаба единиц такой системы:
отражает иерархию масштабов в совр. эволюц. модели Вселенной.
Последние две Е. с. е. отличаются, от планковской тем, что они по существу связаны с определ. массой -массами W-
и Z-бозонов, определяющими соответствено электрослабое взаимодействие и
великое объединение. Планковская же масса не обязательно связана с бозоном, т. к. гравитация не требует существования промежуточного бозона, передающего взаимодействие.
В атомной физике применяется система атомных единиц Хартри. В качестве осн. единиц в ней приняты заряд электрона, его масса и боровский радиус;
как и в планковской, в такой системе, постоянная Планка равна 1.
Знаете ли Вы, что такое "усталость света"? Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г. На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях. Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
; она названа в честь М. Планка (М. Planck), к-рый впервые
указал на возможность построения такой системы в 1899 (до введения Планка постоянной, вместо неё Планк вводил постоянную Вина b, к-рая, как впоследствии было установлено, выражается через h и k: b=h/k).
Планковской Е. с. е. пользуются в космологии; она особенно удобна для
описания процессов, в к-рых одновременно существенны квантовые и
гравитац. эффекты, напр., в теории чёрных дыр и теории ранней Вселенной.
Е. с. е. решила проблему естеств. единицы длины. Так, напр., комптоновская длина волны -0 , различная для разных элементарных частиц, задаётся массой М частицы:
В теории тяготения масштаб длины определяется гравитац. радиусом rg=2GM/c2, также связанным с массой М. В планковской системе единиц за единицу длины Lp берётся ср. геометрическое -0
и rg
где левая часть представляет собой гравитац. аналог тонкой структуры постоянной.
Единица энергии в ней равна
В модели великого объединения (ВО) вводится система, точные масштабы единиц к-рой пока не определены. Оценка масштаба единиц такой системы:
