777-service.ru

Антифеодальный портал 777-service.ru

Фундаментальные физические постоянные

Фундамента́льные физи́ческие постоя́нные (вар.: конста́нта) — постоянные, входящие в уравнения, описывающие фундаментальные законы природы и свойства материи.[1] Фундаментальные физические постоянные возникают в теоретических моделях наблюдаемых явлений в виде универсальных коэффициентов в соответствующих математических выражениях.

Слово «постоянная» в физике употребляется в двояком смысле: а) численное значение некоторой величины вообще не зависит от каких-либо внешних параметров и не меняется со временем, б) изменение численного значения некоторой величины несущественно для рассматриваемой задачи. Например, в небесной механике гелиоцентрическая постоянная считается постоянной, хотя она уменьшается с уменьшением массы Солнца, однако это изменение несущественно для космических полётов. Также в физике высоких энергий постоянная тонкой структуры, характеризующая интенсивность электромагнитного взаимодействия, растёт с ростом переданного импульса (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 константы, 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 констант эволюция физической картины мира это переход от физики без фундаментальных констант (классическая физика) к физике с фундаментальными константами (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 еще в классической физике в XVII в., но тогда она не играла фундаментальной роли. Фундаментальный статус скорость света приобрела после создания Дж.К. Максвеллом электродинамики и специальной теории относительности А. Эйнштейном (1905). После создания квантовой механики (1926) фундаментальный статус приобрела постоянная Планка h, введенная М. Планком в 1899 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 ) и космологическую константу . 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 должны каким-то пока неизвестным образом выводиться из более фундаментального масштаба массы (энергии) — т. н. вакуумного среднего поля Хиггса.

Содержание

Фундаментальные физические постоянные[2]

Величина Символ Значение Прим.
скорость света в вакууме 299 792 458 м·с−1 точно
характеристическое сопротивление вакуума 376,730 313 46177… Ω точно
гравитационная постоянная 6,674 28(67)·10−11 м3·кг−1·с−2 a
постоянная Планка (элементарный квант действия) 6,626 068 96(63)·10−34 Дж·с a
постоянная Планка (приведенная) 1,054 571 628(53)·10−34 Дж·с a
элементарный заряд 1,602 176 487(40)·10−19 Кл a
постоянная Больцмана 1,380 6504(24)·10−23 Дж·К−1 a
магнитная постоянная (по старой терминологии — магнитная проницаемость вакуума) Н·А−2 точно
1,256 637 061 4359… ·10−6 Н·А−2

Планковские величины (размерные комбинации постоянных c, G, h, k)

Название Символ Значение Прим.
планковская масса 2,176 44(11)·10−8 кг a
планковская длина 1,616 252(81)·10−35 м a
планковское время 5,391 24(27)·10−44 с a
планковская температура 1.416785(71) ·1032 K a

Постоянные, связывающие разные системы единиц

Название Символ Значение Прим.
постоянная тонкой структуры (система СИ) 7,297 352 5376(50)·10−3 a
137,035 999 679(94) a
электрическая постоянная 8,854 187 817 620… ·10−12 Ф·м−1 точно
атомная единица массы = 1 а. е. м. 1,660 538 782(83)·10−27 кг a
число Авогадро , 6,022 141 79(30)·1023 моль−1 a

Некоторые другие физические постоянные

Название Символ Значение Прим.
масса электрона 9,109 382 15(45)·10−31 кг a
масса протона 1,672 621 637(83)·10−27 кг a
масса нейтрона 1,674 927 211(84)·10−27 кг a
постоянная Фарадея 96 485,3399(24) Кл·моль−1 a
газовая постоянная 8,314 472(15) Дж·К−1·моль−1 a
удельный молярный объём идеального газа (при 273,15 К, 101,325 кПа) 22,413 996(39)·10−3 м³·моль−1 a
стандартное атмосферное давление atm 101 325 Па точно
боровский радиус 0,529 177 208 59(36)·10−10 м a
энергия Хартри 4,359 743 94(22)·10−18 Дж a
постоянная Ридберга 1,097 373 156 853 9(55)·107 м−1 a
магнетон Бора 927,400 915(23)·10−26 Дж·Тл−1 a
магнитный момент электрона −928,476 377(23)·10−26 Дж·Тл−1 a
g-фактор свободного электрона 2,002 319 304 362 2(15) a
ядерный магнетон 5,050 783 24(13)·10−27 Дж·Тл−1 a
магнитный момент протона 1,410 606 662(37)·10−26 Дж·Тл−1 a
гиромагнитное отношение протона 2,675 222 099(70)·108 с−1·Тл−1 a
первая радиационная постоянная 3,741 771 18(19)·10−16 Вт·м² a
вторая радиационная постоянная 1,438 7752(25)·10−2 м·К a
постоянная Стефана-Больцмана 5,670 400(40)·10−8 Вт·м−2·К−4 a
постоянная Вина 2,8977685(51)·10−3м·К а
стандартное ускорение свободного падения на поверхности Земли 9,806 65 м·с−2 a
Температура тройной точки воды 273,16 K (точно) a

Примечания

  1. Фундаментальные физические константы // Физическая энциклопедия, т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, с. 381—383.
  2. CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants

Ссылки

  • Fundamental Physical Constants - Complete Listing  (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.
  • Wilczek F. Fundamental Constants // arXiv:0708.4361v1 (pdf), то же: Frank Wilczek web site.
  • Окунь Л.Б. Фундаментальные константы физики // УФН, 161 (9) с.177-194 (1991) (pdf).
  • Каршенбойм С.Г. Фундаментальные физические константы: роль в физике и метрологии и рекомендованные значения // УФН, 175, №3, с.271-298 (2005) (pdf).
  • Рубаков В.А. Иерархии фундаментальных констант (к пунктам 16, 17 и 27 из списка В.Л. Гинзбурга) // УФН, 177, №4, c.407–414 (2007) (pdf).
  • Фритцш Х. Фундаментальные физические постоянные // УФН, 179, №4, с.383–392 (2009) (pdf).
  • Томилин К.А. Фундаментальные физические постоянные в историческом и методологическом аспектах. 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.

Фундаментальные физические постоянные.