Interested Article - Фундаментальные физические постоянные
![](/images/006/788/6788838/1.jpg?rand=712749)
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/0b83bc75b33adbed6f49c4de3feffe8f.gif)
- 2020-06-22
- 1
Фундамента́льные физи́ческие постоя́нные ( физические постоянные , физические константы , фундаментальные постоянные , мировые постоянные ) — постоянные величины, входящие в уравнения, описывающие физические законы природы и свойства материи . Фундаментальные физические постоянные возникают в теоретических моделях наблюдаемых явлений в виде универсальных коэффициентов в соответствующих математических выражениях.
Обзор
Слово «постоянная» в физике употребляется в двояком смысле:
- численное значение некоторой величины вообще не зависит от каких-либо внешних параметров и не меняется со временем,
- изменение численного значения некоторой величины несущественно для рассматриваемой задачи.
Например, гелиоцентрическая постоянная, равная произведению гравитационной постоянной на массу Солнца , уменьшается из-за уменьшения массы Солнца, происходящего вследствие излучения им энергии и испускания солнечного ветра . Однако, поскольку относительное уменьшение массы Солнца составляет величину порядка 10 −14 , то для большинства задач небесной механики гелиоцентрическая постоянная с удовлетворительной точностью может рассматриваться как постоянная. Также в физике высоких энергий постоянная тонкой структуры , характеризующая интенсивность электромагнитного взаимодействия , растёт с ростом (на малых расстояниях), однако её изменение несущественно для широкого круга обычных явлений, например, для спектроскопии.
Физические постоянные делятся на две основные группы — размерные и безразмерные постоянные. Численные значения размерных постоянных зависят от выбора единиц измерения. Численные значения безразмерных постоянных не зависят от систем единиц и должны определяться чисто математически в рамках единой теории. Среди размерных физических постоянных следует выделять постоянные, которые не образуют между собой безразмерных комбинаций, их максимальное число равно числу основных единиц измерения — это и есть собственно фундаментальные физические постоянные ( скорость света , постоянная Планка и др.). Все остальные размерные физические постоянные сводятся к комбинациям безразмерных постоянных и фундаментальных размерных постоянных. С точки зрения фундаментальных постоянных, эволюция физической картины мира — это переход от физики без фундаментальных постоянных (классическая физика) к физике с фундаментальными постоянными (современная физика). Классическая физика при этом сохраняет своё значение как предельный случай современной физики, когда характерные параметры исследуемых явлений далеки от фундаментальных постоянных.
Скорость света появилась ещё в классической физике в XVII в., но тогда она не играла фундаментальной роли. Фундаментальный статус скорость света приобрела после создания электродинамики Дж. К. Максвеллом и специальной теории относительности А. Эйнштейном (1905). После создания квантовой механики (1926) фундаментальный статус приобрела постоянная Планка h , введённая М. Планком в 1901 г. как размерный коэффициент в законе теплового излучения. К фундаментальным постоянным также ряд учёных относит гравитационную постоянную G , постоянную Больцмана k , элементарный заряд e (или постоянную тонкой структуры α ) и космологическую постоянную Λ . Фундаментальные физические постоянные являются естественными масштабами физических величин, переход к ним в качестве единиц измерения лежит в основе построения естественной (планковской) системы единиц . К фундаментальным постоянным в силу исторической традиции также относят и некоторые другие физические постоянные, связанные с конкретными телами (например, массы элементарных частиц ), однако эти постоянные должны, согласно современным представлениям, каким-то пока неизвестным образом выводиться из более фундаментального масштаба массы (энергии), так называемого вакуумного среднего поля Хиггса .
Международно принятый набор значений фундаментальных физических постоянных и коэффициентов для их перевода регулярно издаётся Рабочей группой CODATA по фундаментальным постоянным.
Фундаментальные физические постоянные
Здесь и далее приведены значения, рекомендованные CODATA в 2018 году.
Величина | Символ | Значение | Прим. |
---|---|---|---|
скорость света в вакууме |
299 792 458 м·с
−1
= 2,99792458⋅10 8 м·с −1 |
точно | |
гравитационная постоянная | 6,674 30(15)⋅10 −11 м 3 ·кг −1 ·с −2 | ||
постоянная Планка (элементарный квант действия) | 6,626 070 15⋅10 −34 Дж·с | точно | |
постоянная Дирака (приведённая постоянная Планка ) | 1,054 571 817… ⋅10 −34 Дж·с | ||
элементарный заряд | 1,602 176 634⋅10 −19 Кл | точно | |
постоянная Больцмана | 1,380 649⋅10 −23 Дж·К −1 | точно |
Планковские величины (размерные комбинации постоянных c, G, h, k )
Название | Символ | Значение |
---|---|---|
планковская масса | 2,176 434(24)⋅10 −8 кг | |
планковская длина | 1,616 255(18)⋅10 −35 м | |
планковское время | 5,391 247(60)⋅10 −44 с | |
планковская температура | 1,416 784(16) ⋅10 32 К |
Постоянные, связывающие разные системы единиц, и переводные множители
Название | Символ | Значение | Прим. |
---|---|---|---|
постоянная тонкой структуры | ( система СИ ) | 7,297 352 5693(11)⋅10 −3 | |
137,035 999 084(21) | |||
электрическая постоянная | 8,854 187 8128(13) ⋅10 −12 Ф·м −1 | ||
атомная единица массы | = 1 а. е. м. | 1,660 539 066 60(50)⋅10 −27 кг | |
1 а. е. м. |
1,492 418 085 60(45)⋅10
−10
Дж
= 931,494 102 42(28)⋅10 6 Эв = 931,494 102 42(28) МэВ |
||
постоянная Авогадро | 6,022 140 76⋅10 23 моль −1 | точно | |
1 электронвольт | эВ |
1,602 176 634⋅10
−19
Дж
= 1,602 176 634⋅10 −12 эрг |
точно |
1 калория (международная) | 1 кал | 4,1868 Дж | точно |
литр·атмосфера | 1 л·атм | 101,325 Дж | |
2,30259 RT | 5,706 кДж·моль −1 (при 298 К) | ||
1 кДж·моль −1 | 83,593 см −1 |
Электромагнитные постоянные
Нижеследующие константы были точными до изменений определений основных единиц СИ 2018—2019 годов , но стали экспериментально определяемыми величинами в результате этих изменений.
Название | Символ | Значение | Прим. |
---|---|---|---|
магнитная постоянная | 1,256 637 062 12(19) ⋅10 -6 Гн·м −1 = 1,256 637 062 12(19) ⋅10 -6 Н · А −2 (через основные единицы СИ: кг·м·с −2 ·А −2 ) | ранее точно Гн/м | |
волновое сопротивление вакуума | Ом. | ||
электрическая постоянная | 8,854 187 8128(13) ⋅10 −12 Ф·м −1 (через основные единицы СИ: кг −1 ·м −3 ·с 4 ·А 2 ) | ||
постоянная Кулона | ≈ 8,987 55 ⋅10 9 Ф −1 ·м (через основные единицы: кг·м 3 ·с −4 ·А −2 ) |
Некоторые другие физические постоянные
Название | Символ | Значение | Прим. |
---|---|---|---|
Массы элементарных частиц:
масса электрона |
9,109 383 7015(28)⋅10
−31
кг (абсол.)
= 0,000548579909065(16) а. е. м. (относит.) |
||
масса протона |
1,672 621 923 69(51)⋅10
−27
кг
= 1,007276466621(53) а. е. м. |
||
масса нейтрона |
1,674 927 498 04(95)⋅10
−27
кг
= 1,008 664 915 60(57) а. е. м. |
||
М протон плюс электрон (абсолютная масса атома водорода 1 H ) |
≈ 1,673 5328⋅10
−27
кг
= 1,007825 а.е.м. ( относит. ) |
||
магнитный момент электрона | −928,476 470 43(28)⋅10 −26 Дж·Тл −1 | ||
магнитный момент протона | 1,410 606 797 36(60)⋅10 −26 Дж·Тл −1 | ||
магнетон Бора | 927,401 007 83(28)⋅10 −26 Дж·Тл −1 | ||
ядерный магнетон | 5,050 783 7461(15)⋅10 −27 Дж·Тл −1 | ||
g -фактор свободного электрона | 2,002 319 304 362 56(35) | ||
гиромагнитное отношение протона | 2,675 221 8744(11)⋅10 8 с −1 ·Тл −1 | ||
постоянная Фарадея | 96 485,332 12… Кл·моль −1 | ||
универсальная газовая постоянная |
8,314 462 618… Дж·К
−1
·моль
−1
≈ 0,082057 л·атм·К −1 ·моль −1 |
||
молярный объём идеального газа (при 273,15 К, 101,325 кПа) | 22,413 969 54… ⋅10 −3 м³·моль −1 | ||
стандартное атмосферное давление ( н.у. ) | атм | 101 325 Па | точно |
боровский радиус | 0,529 177 210 903(80)⋅10 −10 м | ||
энергия Хартри | 4,359 744 722 2071(85)⋅10 −18 Дж | ||
постоянная Ридберга | 10 973 731,568 160(21) м −1 | ||
первая радиационная постоянная | 3,741 771 852… ⋅10 −16 Вт·м² | ||
вторая радиационная постоянная | 1,438 776 877… ⋅10 −2 м·К | ||
постоянная Стефана-Больцмана | 5,670 374 419… ⋅10 −8 Вт·м −2 ·К −4 | ||
постоянная Вина | 2,897 771 955… ⋅10 −3 м·К | ||
стандартное ускорение свободного падения на поверхности Земли (усреднённое) | 9,806 65 м·с −2 | ||
Температура тройной точки воды | 273,16 K |
См. также
Примечания
- от 22 марта 2012 на Wayback Machine // Физическая энциклопедия, т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, с. 381—383.
- ↑ . Дата обращения: 19 мая 2008. 2 июня 2008 года.
- . physics.nist.gov. Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из 14 июня 2015 года.
- NIST , « от 22 ноября 2018 на Wayback Machine » (англ.) , от 13 августа 2001 на Wayback Machine CODATA constants
- . Дата обращения: 19 мая 2008. 8 декабря 2013 года.
- . physics.nist.gov. Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из 14 июня 2015 года.
- . physics.nist.gov. Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из 14 июня 2015 года.
- из соотношения E = mc 2
- от 8 октября 2013 на Wayback Machine — CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants
-
из отношения, определяющего зависимость
свободной энергии
от концентрации (парциального давления):
2,30259 — модуль перехода (логарифмы) - из соотношения , где выражено в обратных сантиметрах см −1
- . Дата обращения: 7 июля 2014. 4 марта 2016 года.
- . Дата обращения: 7 июля 2014. Архивировано из 4 марта 2016 года.
- . physics.nist.gov. 16 августа 2022 года.
Ссылки
- (англ.) .
- Cohen E.R., Crowe C.M., Dumond J.W.M. Fundamental constants of physics. N.Y., L., 1957, 287 p.
- Barrow J.D. The Constants of Nature: From Alpha to Omega. London: Jonathan Cape, 2002. N.Y.: Pantheon, 2003, 353 p.
- (pdf), то же: .
- // УФН, 161 (9) с.177-194 (1991) (pdf).
- // УФН, 175, № 3, с.271-298 (2005) (pdf).
- // УФН, 177, № 4, c.407-414 (2007) (pdf).
- // УФН, 179, № 4, с.383-392 (2009) (pdf).
- М.: Физматлит, 2006, 368 с. (djvu)
- Спиридонов О. П . Фундаментальные физические постоянные. М.: Высшая школа, 1991, 238 с.
- Сагитов М. У . Постоянная тяготения и масса Земли. М.: Наука, 1969, 188 с.
- Квантовая метрология и фундаментальные константы. М.: Мир, 1981, 368 с.
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/0b83bc75b33adbed6f49c4de3feffe8f.gif)
- 2020-06-22
- 1