自然单位制:修订间差异

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{{NoteTA|G1=物理}}
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在[[物理]]裏,'''自然位制'''({{lang|en|natural unit}})是一建立[[物理常|基物理常]]的[[位]]制度。例如,[[荷]]的自然位是[[基本荷]] <math>e</math> 、[[速度]]的自然位是[[光速]] <math>c</math> 、[[角量]]的自然位是[[化普朗克常]]<math>\hbar</math>、[[阻]]的自然位是[[自由空阻抗]]<math>Z_0</math>,都是基物理常([[量]]的自然有[[子]]量<math>m_e</math>[[子]]量<math>m_p</math>等等)。自然位制必定在其定中,某些基物理常[[一化]],即將這些常[[1]]。
在[[物理]]裏,'''自然位制'''({{lang|en|natural unit}})是一建立[[物理常|基物理常]]的[[位]]制度。例如,[[荷]]的自然位是[[基本荷]] <math>e</math> 、[[速度]]的自然位是[[光速]] <math>c</math> 、[[角量]]的自然位是[[化普朗克常]]<math>\hbar</math>、[[阻]]的自然位是[[自由空阻抗]]<math>Z_0</math>,都是基物理常([[量]]的自然有[[子]]量<math>m_e</math>[[子]]量<math>m_p</math>等等)。自然位制必定在其定中,某些基物理常[[一化]],即将这些常[[1]]。


== 介 ==
== 介 ==
自然位制的主要目,是現於物理定律的代[[表式]]精緻地化,或者,一些描述[[基本粒子]]性的物理量一化。物理認為這些物理量應該常定。但是,任何物理實驗必需操作完成物理宇宙部,所以,很找到比物理常更常定的物理量。假某物理常位制的基本位或衍生位,不能用這單位制來測物理常化,所以通常只能研究的物理常化,否必需另外選擇種單位制研究物理常化,而另外選擇位制不能以物理常數為基本位或衍生位<ref name=Karshenboim2004>{{Citation
自然位制的主要目,是现于物理定律的代[[表式]]精緻地化,或者,一些描述[[基本粒子]]性的物理量一化。物理认为这些物理量应该常定。但是,任何物理实验必需操作完成物理宇宙部,所以,很找到比物理常更常定的物理量。假某物理常位制的基本位或衍生位,不能用这单位制来测物理常化,所以通常只能研究的物理常化,否必需另外选择种单位制研究物理常化,而另外选择位制不能以物理常数为基本位或衍生位<ref name=Karshenboim2004>{{Citation
| last = Karshenboim
| last = Karshenboim
| first = Savely G.
| first = Savely G.
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| isbn = 9783540219675}}</ref>。
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自然位制之所謂「自然」,是因其定乃基自然性,而不是基操作。例而言,[[普朗克位制]]被直接地指稱為自然位制。事上,很多種單位制都可以稱為自然位制,普朗克位制只不是最為學術界熟知的一自然位制。普朗克位制可以被視為種獨特的位制,因為這單位制不是基任何[[物]]或[[基本粒子]]的性([[量]],[[荷]],...,例如[[量]],[[量]][[基本荷]]),而是[[自由空]]的性推的([[真空光速]],[[自由空阻抗]],[[化普朗克常]],[[玻茲曼常]]等自由空的性的自然常,被一化)。
自然位制之所谓“自然”,是因其定乃基自然性,而不是基操作。例而言,[[普朗克位制]]被直接地指称为自然位制。事上,很多种单位制都可以称为自然位制,普朗克位制只不是最为学术界熟知的一自然位制。普朗克位制可以被视为种独特的位制,因为这单位制不是基任何[[物]]或[[基本粒子]]的性([[量]],[[荷]],...,例如[[量]],[[量]][[基本荷]]),而是[[自由空]]的性推的([[真空光速]],[[自由空阻抗]],[[化普朗克常]],[[玻茲曼常]]等自由空的性的自然常,被一化)。


如同其他位制,任何自然位制的基本位,必包括[[度]]、[[量]]、[[時間]]、[[度]][[荷]]的定義與數值(以[[SI制]]來說,[[物的量]]([[莫耳]])的自然位就用「個」(就是1)就可以了,不必用到莫耳」,而[[度]]([[燭光]])的自然位就用[[瓦特]]/[[立弳]]就可以了,因為這兩者的比值僅為[[光效率]],而光效率是沒有位因次的,就跟[[角度]]([[弳]])以及[[精細結構]]一,另外荷的部分,然SI制的基本位是[[流]]而非[[荷]],但是實際上,荷才是更基本的位(就好比[[重力米制]]的基本位是[[力]]而非[[量]],但是實際上,量才是更基本的位))。有些物理者不認為溫度是基本位,因為溫度表達為[[粒子]]的[[能量]]每[[自由度]],可以以能量(或量、度、時間然如此,乎每一自然位制都會將[[波茲曼常]]一化:<math>k_B=1</math> 。可以簡單視為種溫度定方法。另外對於[[量]]的部分,在[[國際單位制]]量是用一的基本量綱來計量。但在自然位制是以量、度、時間把[[]]或者[[侖常]]一化)。這與[[厘米-克-秒制]]雷同。
如同其他位制,任何自然位制的基本位,必包括[[度]]、[[量]]、[[时间]]、[[度]][[荷]]的定义与数值(以[[SI制]]来说,[[物的量]]([[莫耳]])的自然位就用“个”(就是1)就可以了,不必用到莫耳”,而[[度]]([[燭光]])的自然位就用[[瓦特]]/[[立弳]]就可以了,因为这两者的比值仅为[[光效率]],而光效率是沒有位因次的,就跟[[角度]]([[弳]])以及[[精細结构]]一,另外荷的部分,然SI制的基本位是[[流]]而非[[荷]],但是实际上,荷才是更基本的位(就好比[[重力米制]]的基本位是[[力]]而非[[量]],但是实际上,量才是更基本的位))。有些物理者不认为温度是基本位,因为温度表达为[[粒子]]的[[能量]]每[[自由度]],可以以能量(或量、度、时间然如此,乎每一自然位制都会将[[波茲曼常]]一化:<math>k_B=1</math> 。可以简单视为种温度定方法。另外对于[[量]]的部分,在[[国际单位制]]量是用一的基本量纲来计量。但在自然位制是以量、度、时间把[[]]或者[[侖常]]一化)。这与[[厘米-克-秒制]]雷同。


自然位制又可分為兩類,「有理化位制」與「非理化位制<ref name=Littlejohn>{{cite web | url=http://bohr.physics.berkeley.edu/classes/221/0708/notes/emunits.pdf | format=pdf | title=Gaussian, SI and Other Systems of Units in Electromagnetic Theory | work=Physics 221A, University of California, Berkeley lecture notes | author=Littlejohn, Robert | date=Fall 2007 | accessdate=2008-05-06 }}</ref><ref name=Kowalski>Kowalski, Ludwik, 1986, "[http://alpha.montclair.edu/~kowalskiL/SI/SI_PAGE.HTML A Short History of the SI Units in Electricity,] " ''The Physics Teacher'' 24(2): 97-99. [http://dx.doi.org/10.1119/1.2341955 Alternate web link (subscription required)]</ref>。在有理化位制,例如,[[侖茲-黑位制]]({{lang|en|Lorentz-Heaviside units}}),[[克士威方程]]裏沒有因子 <math>4\pi</math> ,但是,[[侖定律]]和[[必-沙伐定律]]的方程式裏,都含有因子 <math>4\pi</math> ;而在非理化位制,例如,[[高斯位制]],完全相反,克士威方程裏含有因子 <math>4\pi</math> ,但是,侖定律和必-沙伐定律的方程式裏,都沒有因子 <math>4\pi</math> 。
自然位制又可分为两类,“有理化位制”与“非理化位制<ref name=Littlejohn>{{cite web | url=http://bohr.physics.berkeley.edu/classes/221/0708/notes/emunits.pdf | format=pdf | title=Gaussian, SI and Other Systems of Units in Electromagnetic Theory | work=Physics 221A, University of California, Berkeley lecture notes | author=Littlejohn, Robert | date=Fall 2007 | accessdate=2008-05-06 }}</ref><ref name=Kowalski>Kowalski, Ludwik, 1986, "[http://alpha.montclair.edu/~kowalskiL/SI/SI_PAGE.HTML A Short History of the SI Units in Electricity,] " ''The Physics Teacher'' 24(2): 97-99. [http://dx.doi.org/10.1119/1.2341955 Alternate web link (subscription required)]</ref>。在有理化位制,例如,[[侖茲-黑位制]]({{lang|en|Lorentz-Heaviside units}}),[[克士威方程]]裏沒有因子 <math>4\pi</math> ,但是,[[侖定律]]和[[必-沙伐定律]]的方程式裏,都含有因子 <math>4\pi</math> ;而在非理化位制,例如,[[高斯位制]],完全相反,克士威方程裏含有因子 <math>4\pi</math> ,但是,侖定律和必-沙伐定律的方程式裏,都沒有因子 <math>4\pi</math> 。


== 標記與使用方法 ==
== 标记与使用方法 ==
自然位制最常的定法是定某物理常1。例如,很多自然位制[[光速]] <math>c=1</math> 。假速度 <math>v</math> 是光速的一半,則從方程式 <math>v=c/2</math> <math>c=1</math> ,可以得到方程式 <math>v=1/2</math> 。方程式的含意用自然位制,量得到的速度 <math>v</math> 的 <math>1/2</math> ,或速度 <math>v</math> 是自然位制的位速度的一半。
自然位制最常的定法是定某物理常1。例如,很多自然位制[[光速]] <math>c=1</math> 。假速度 <math>v</math> 是光速的一半,则从方程式 <math>v=c/2</math> <math>c=1</math> ,可以得到方程式 <math>v=1/2</math> 。方程式的含意用自然位制,量得到的速度 <math>v</math> 的 <math>1/2</math> ,或速度 <math>v</math> 是自然位制的位速度的一半。


方程式 <math>c=1</math> 可以被代入任意方程式。例如,[[因斯坦方程式]] <math>E=mc^2</math> 可以重寫為採用自然位制的 <math>E=m</math> 。方程式的意思,粒子的能量,用自然位制的能量位,等粒子的靜質量,用自然位制的位。
方程式 <math>c=1</math> 可以被代入任意方程式。例如,[[因斯坦方程式]] <math>E=mc^2</math> 可以重写为采用自然位制的 <math>E=m</math> 。方程式的意思,粒子的能量,用自然位制的能量位,等粒子的静质量,用自然位制的位。


== 優點與分析 ==
== 优点与分析 ==
與國際單位制或其它位制比,自然位制有優點,也有缺
与国际单位制或其它位制比,自然位制有优点,也有缺
* '''化方程式''':藉著定基物理常數為1,含有些常的方程式會顯得更為簡潔,大多更容易了解。例如,在狹對論裏,能量與動量的關係式 <math>E^2=p^2c^2+m^2c^4</math> 似乎相,而 <math>E^2=p^2+m^2</math> 簡單多了。
* '''化方程式''':藉著定基物理常数为1,含有些常的方程式会显得更为简洁,大多更容易了解。例如,在狹对论裏,能量与动量的关系式 <math>E^2=p^2c^2+m^2c^4</math> 似乎相,而 <math>E^2=p^2+m^2</math> 简单多了。


* '''物理詮''':自然位制已了[[量分析]]功能。例如,在[[普朗克位制]]的定中,已囊括了[[量子力]]和[[廣義對論]]的一些性。大在[[普朗克度]]的尺度,[[量子重力]]效應絕非湊巧地會開得重要。同地,在設計[[原子位制]],已考慮到[[子]]的與電量。因此,描述[[氫原子]]域的[[波耳半]]理所然地成原子位制的位。
* '''物理詮''':自然位制已了[[量分析]]功能。例如,在[[普朗克位制]]的定中,已囊括了[[量子力]]和[[广义对论]]的一些性。大在[[普朗克度]]的尺度,[[量子重力]]效应绝非湊巧地会开得重要。同地,在设计[[原子位制]],已考慮到[[子]]的与电量。因此,描述[[氫原子]]域的[[波耳半]]理所然地成原子位制的位。


* '''不需原器''':「原器」({{lang|en|prototype}})是一義單位的真,例如[[國際千克原器]]({{lang|en|International Prototype Kilogram}})是一存放國國際計量局的鉑銥合金,其量定義為1公斤。依原器有很多缺:不可能實際複製出完全一的原器,真體會遭受腐蝕損壞,核對質量必需自到法跑一趟。自然位制不需要照到原器,自然就不些缺拖累。不,2018年通过的新版國際單位制已不需要原器了。
* '''不需原器''':“原器”({{lang|en|prototype}})是一义单位的真,例如[[国际千克原器]]({{lang|en|International Prototype Kilogram}})是一存放国国际计量局的鉑銥合金,其量定义为1公斤。依原器有很多缺:不可能实际复制出完全一的原器,真体会遭受腐蝕损坏,核对质量必需自到法跑一趟。自然位制不需要照到原器,自然就不些缺拖累。不,2018年通过的新版国际单位制已不需要原器了。


* '''量精密度低''':設計國際單位制,一主要目是能夠適精密量。例如,因為這[[躍遷]][[率]]可以用[[原子]]科技精密複製時間單位秒是使用[[銫|銫原子]]的原子躍遷頻。自然位制通常不是基可以在實驗室精密複製的物理量。所以,自然位制的基本位所具有的精密位數會於國際單位制。例如,普朗克位制所使用的[[重力常]] <math>G</math> ,在實驗室裏只能量至4[[有效字]]。
* '''量精密度低''':设计国际单位制,一主要目是能够适精密量。例如,因为这[[跃迁]][[率]]可以用[[原子]]科技精密复制时间单位秒是使用[[銫|銫原子]]的原子跃迁频。自然位制通常不是基可以在实验室精密复制的物理量。所以,自然位制的基本位所具有的精密位数会于国际单位制。例如,普朗克位制所使用的[[重力常]] <math>G</math> ,在实验室裏只能量至4[[有效字]]。


* '''意義過於''':用普朗克位制的方程式 <math>a=10^{10}</math> 。假若 <math>a</math> 代表度,則這方程式的含意是 <math>a=1.6\times 10^{-25}\rm{m}</math> ;可是假若 <math>a</math> 代表量,則這方程式的含意是 <math>a=22 0\rm{kg}</math> 。{{fact|1=(因此最好要<math>a=10^{10}l_P</math>或者<math>a=10^{10}m_P</math>之的)}}所以,假若變數 <math>a</math> 缺乏明則這方程式很有可能被解。明不同地,國際單位制,對於方程式 <math>a=10^{10}</math> ,假若 <math>a</math> 代表度,則這方程式的含意是 <math>a=10^{10}\rm{m}</math> ;假若 <math>a</math> 代表量,則這方程式的含意是 <math>a=10^{10}\rm{kg}</math> 。另一角度看,物理者有故意利用到這時,自然位制得特有用。例如,在[[狹對論]]裏,時間與關係非常密切,假若,能分某變數所代表的是時間還是空,或者,使用同一向量變數就可以一起代表時間與添加的功能會帶給理論學者很大的便利。
* '''意义过于''':用普朗克位制的方程式 <math>a=10^{10}</math> 。假若 <math>a</math> 代表度,则这方程式的含意是 <math>a=1.6\times 10^{-25}\rm{m}</math> ;可是假若 <math>a</math> 代表量,则这方程式的含意是 <math>a=22 0\rm{kg}</math> 。{{fact|1=(因此最好要<math>a=10^{10}l_P</math>或者<math>a=10^{10}m_P</math>之的)}}所以,假若变数 <math>a</math> 缺乏明则这方程式很有可能被解。明不同地,国际单位制,对于方程式 <math>a=10^{10}</math> ,假若 <math>a</math> 代表度,则这方程式的含意是 <math>a=10^{10}\rm{m}</math> ;假若 <math>a</math> 代表量,则这方程式的含意是 <math>a=10^{10}\rm{kg}</math> 。另一角度看,物理者有故意利用到这时,自然位制得特有用。例如,在[[狹对论]]裏,时间与关系非常密切,假若,能分某变数所代表的是时间还是空,或者,使用同一向量变数就可以一起代表时间与添加的功能会带給理论学者很大的便利。


== 基物理常 ==
== 基物理常 ==
以下列出所有可以成基本位的基物理常。注意到在任何位系統內了不致造成定衝突,只有一小部分的基物理常可以被一化。例如,量<math>m_e</math>與質量<math>m_p</math> 不能同一化。
以下列出所有可以成基本位的基物理常。注意到在任何位系统内了不致造成定衝突,只有一小部分的基物理常可以被一化。例如,量<math>m_e</math>与质量<math>m_p</math> 不能同一化。


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{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto; background-color: #ffffff"
! 基物理常
! 基物理常
! 符
! 符
! colspan=5 | 量
! colspan=5 | 量
|-
|-
| [[光速]]
| [[光速]]
第50行: 第50行:
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| style="border-left:0px; border-right:0px;" |
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | [[度|L]]
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | [[度|L]]
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | [[時間|T]]<sup>−1</sup>
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | [[时间|T]]<sup>−1</sup>
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| [[磁常]]
| [[磁常]]
| <math>\mu_0 = \frac{1}{\epsilon_0 c^2}</math>
| <math>\mu_0 = \frac{1}{\epsilon_0 c^2}</math>
| style="border-right:0px;" | [[荷|Q]]<sup>−2</sup>
| style="border-right:0px;" | [[荷|Q]]<sup>−2</sup>
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | [[量|M]]
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | [[量|M]]
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | L
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | L
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| style="border-left:0px; border-right:0px;" |
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| [[]]
| [[]]
| <math>\epsilon_0 = \frac{1}{\mu_0 c^2}</math>
| <math>\epsilon_0 = \frac{1}{\mu_0 c^2}</math>
| style="border-right:0px;" | Q<sup>2</sup>
| style="border-right:0px;" | Q<sup>2</sup>
第70行: 第70行:
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| [[侖常]]
| [[侖常]]
| <math>k_\mathrm{e} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = \frac{\mu_0 c^2}{4 \pi} </math>
| <math>k_\mathrm{e} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = \frac{\mu_0 c^2}{4 \pi} </math>
| style="border-right:0px;" | Q<sup>−2</sup>
| style="border-right:0px;" | Q<sup>−2</sup>
第78行: 第78行:
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| [[自由空阻抗]]
| [[自由空阻抗]]
| <math>Z_0 = \mu_0 c = \frac{1}{\epsilon_0 c}</math>
| <math>Z_0 = \mu_0 c = \frac{1}{\epsilon_0 c}</math>
| style="border-right:0px;" | Q<sup>−2</sup>
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第86行: 第86行:
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| [[有引力常]]
| [[有引力常]]
| <math>G</math>
| <math>G</math>
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第94行: 第94行:
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| [[化普朗克常]](狄拉克常
| [[化普朗克常]](狄拉克常
| <math> \hbar = \frac{h}{2 \pi} </math>
| <math> \hbar = \frac{h}{2 \pi} </math>
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第102行: 第102行:
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| [[波茲曼常]]
| [[波茲曼常]]
| <math>k_B</math>
| <math>k_B</math>
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第108行: 第108行:
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | L<sup>2</sup>
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | L<sup>2</sup>
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | T<sup>−2</sup>
| style="border-left:0px; border-right:0px;" | T<sup>−2</sup>
| style="border-left:0px;" | [[度|Θ]]<sup>−1</sup>
| style="border-left:0px;" | [[度|Θ]]<sup>−1</sup>
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| [[基本荷]]
| [[基本荷]]
| <math>e</math>
| <math>e</math>
| style="border-right:0px;" | Q
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第118行: 第118行:
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|-
|-
| [[子|量]]
| [[子|量]]
| <math>m_e</math>
| <math>m_e</math>
| style="border-right:0px;" |
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第126行: 第126行:
| style="border-left:0px;" |
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|-
| [[子|量]]
| [[子|量]]
| <math>m_p</math>
| <math>m_p</math>
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第135行: 第135行:
|}
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只有具有量的物理常才可以被選為基本位,才可以被一化。的物理常值不為單位系的不同而改。例如,[[精細結構]] <math>\alpha</math> 不具有量
只有具有量的物理常才可以被选为基本位,才可以被一化。的物理常值不为单位系的不同而改。例如,[[精細结构]] <math>\alpha</math> 不具有量
: {{Verify source|1=<math> \alpha = \frac{e^2 k_e}{\hbar c} = \frac{e^2}{\hbar c (4 \pi \epsilon_0)} = \frac{1}{137.035999074} = 7.2973525698 \cdot 10^{-3} </math> }}。
: {{Verify source|1=<math> \alpha = \frac{e^2 k_e}{\hbar c} = \frac{e^2}{\hbar c (4 \pi \epsilon_0)} = \frac{1}{137.035999074} = 7.2973525698 \cdot 10^{-3} </math> }}。


<math>\alpha</math> 的值不等1,自然位制{{Verify source|1=不能 <math>\alpha</math> 的表的四物理常 <math>e</math> 、 <math>\hbar</math> 、<math>c</math> 、<math>k_e</math> (=<math>\frac{1}{4 \pi \epsilon_0}</math>) 都一化}}。最多只能其中三物理常數歸一化。剩下的物理常值必須規使得 <math> \alpha = \frac{1}{137.035999074}</math> 。{{fact|1=([[普朗克位制]]<math>e</math>以外的另外三物理常都定1,[[史東納單位制]]<math>\hbar</math>以外的另外三物理常都定1,[[哈特里原子位制]]<math>c</math>以外的另外三物理常都定1,[[量子色學單位制]]<math>k_e</math>以外的另外三物理常都定1)}}
<math>\alpha</math> 的值不等1,自然位制{{Verify source|1=不能 <math>\alpha</math> 的表的四物理常 <math>e</math> 、 <math>\hbar</math> 、<math>c</math> 、<math>k_e</math> (=<math>\frac{1}{4 \pi \epsilon_0}</math>) 都一化}}。最多只能其中三物理常数归一化。剩下的物理常值必须规使得 <math> \alpha = \frac{1}{137.035999074}</math> 。{{fact|1=([[普朗克位制]]<math>e</math>以外的另外三物理常都定1,[[史东纳单位制]]<math>\hbar</math>以外的另外三物理常都定1,[[哈特里原子位制]]<math>c</math>以外的另外三物理常都定1,[[量子色学单位制]]<math>k_e</math>以外的另外三物理常都定1)}}


== 自然位制總覽 ==
== 自然位制总览 ==
=== 普朗克位制 ===
=== 普朗克位制 ===
{{Main|普朗克位制}}
{{Main|普朗克位制}}


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{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
! 物理量
! 物理量
! 表
! 表
! 公制值<ref name="CODATA">[http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt NIST 的基物理常]</ref>
! 公制值<ref name="CODATA">[http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt NIST 的基物理常]</ref>


|- align="left"
|- align="left"
| [[度]] (L)
| [[度]] (L)
| <math>l_P = \sqrt{\frac{\hbar G}{c^3}}</math>
| <math>l_P = \sqrt{\frac{\hbar G}{c^3}}</math>
| 1.616252×10<sup>−35</sup> m
| 1.616252×10<sup>−35</sup> m
|-
|-
| [[量]] (M)
| [[量]] (M)
| <math>m_P = \sqrt{\frac{\hbar c}{G}}</math>
| <math>m_P = \sqrt{\frac{\hbar c}{G}}</math>
| 2.17644(11)×10<sup>−8</sup> kg
| 2.17644(11)×10<sup>−8</sup> kg
|-
|-
| [[時間]] (T)
| [[时间]] (T)
| <math>t_P = \sqrt{\frac{\hbar G}{c^5}} </math>
| <math>t_P = \sqrt{\frac{\hbar G}{c^5}} </math>
| 5.39124 ×10<sup>−44</sup> s
| 5.39124 ×10<sup>−44</sup> s
|-
|-
| [[荷]] (Q)
| [[荷]] (Q)
| <math>q_P = \sqrt{\hbar c (4 \pi \epsilon_0)} </math>
| <math>q_P = \sqrt{\hbar c (4 \pi \epsilon_0)} </math>
| 1.87554573×10<sup>−18</sup> C
| 1.87554573×10<sup>−18</sup> C
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| [[度]] (Θ)
| [[度]] (Θ)
| <math>T_P = \sqrt{\frac{\hbar c^5}{G {k_B}^2}}</math>
| <math>T_P = \sqrt{\frac{\hbar c^5}{G {k_B}^2}}</math>
| 1.416785×10<sup>32</sup> K
| 1.416785×10<sup>32</sup> K
第174行: 第174行:
:<math> e = \sqrt{\alpha} \approx 0.08542 \ </math> 。
:<math> e = \sqrt{\alpha} \approx 0.08542 \ </math> 。


普朗克位制是一種獨特的自然位制,因普朗克位制不是以任何原器、物、或甚至[[基本粒子]]定。普朗克位制只以物理定律的基本結構參數為歸一化向。<math>c</math> 、<math>G</math> 涉及[[廣義對論]]的[[空]]結構。<math>\hbar</math> 捕捉了,在[[量子力]]裏,[[能量]][[率]]之關係些細使得普朗克位制特有用見於[[量子重力|量子重力理]]或[[弦理]]的研究。
普朗克位制是一种独特的自然位制,因普朗克位制不是以任何原器、物、或甚至[[基本粒子]]定。普朗克位制只以物理定律的基本结构参数为归一化向。<math>c</math> 、<math>G</math> 涉及[[广义对论]]的[[空]]结构。<math>\hbar</math> 捕捉了,在[[量子力]]裏,[[能量]][[率]]之关系些細使得普朗克位制特有用见于[[量子重力|量子重力理]]或[[弦理]]的研究。


有些認為普朗克位制比其它自然位制更自然。例如,有些其它自然位制使用基本位。但是子只是已知具有量的基本粒子之一。些粒子的量都不一。在基物理裏,沒有任何絕對因素,促使選擇電基本位,而不選擇其它粒子量。
有些认为普朗克位制比其它自然位制更自然。例如,有些其它自然位制使用基本位。但是子只是已知具有量的基本粒子之一。些粒子的量都不一。在基物理裏,沒有任何绝对因素,促使选择电基本位,而不选择其它粒子量。


=== “自然位制”(粒子物理) ===
=== “自然位制”(粒子物理) ===
{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
! 基本
! 基本
! 公制
! 公制
! 推
! 推
|- align="left"
|- align="left"
| 1 eV<sup>−1</sup>
| 1 eV<sup>−1</sup>
| 1.97×10<sup>−7</sup> m
| 1.97×10<sup>−7</sup> m
| <math>=(1\text{eV}^{-1})\hbar c </math>
| <math>=(1\text{eV}^{-1})\hbar c </math>
|-
|-
| 1 eV
| 1 eV
| 1.78×10<sup>−36</sup> kg
| 1.78×10<sup>−36</sup> kg
| <math>= (1 \text{eV})/c^2</math>
| <math>= (1 \text{eV})/c^2</math>
|-
|-
| 1 eV<sup>−1</sup> 時間
| 1 eV<sup>−1</sup> 时间
| 6.58×10<sup>−16</sup> s
| 6.58×10<sup>−16</sup> s
| <math>=(1\text{eV}^{-1})\hbar </math>
| <math>=(1\text{eV}^{-1})\hbar </math>
|-
|-
| 1 荷 <br /> (有理性)
| 1 荷 <br /> (有理性)
| 5.29×10<sup>−19</sup> C
| 5.29×10<sup>−19</sup> C
| <math>=\sqrt{\hbar c \epsilon_0} </math>
| <math>=\sqrt{\hbar c \epsilon_0} </math>
|-
|-
| 1 eV
| 1 eV
| 1.16×10<sup>4</sup> K
| 1.16×10<sup>4</sup> K
| <math>= 1 \text{eV}/k_B</math>
| <math>= 1 \text{eV}/k_B</math>
|}
|}


在[[粒子物理]]裏,術語「自然一般指的是<ref>''Gauge field theories: an introduction with applications'', by Guidry, Appendix A</ref><ref name=DT>''An introduction to cosmology and particle physics'', by Domínguez-Tenreiro and Quirós, p422</ref>
在[[粒子物理]]裏,术语“自然一般指的是<ref>''Gauge field theories: an introduction with applications'', by Guidry, Appendix A</ref><ref name=DT>''An introduction to cosmology and particle physics'', by Domínguez-Tenreiro and Quirós, p422</ref>
:<math>\hbar = c = k_B = 1</math> 。
:<math>\hbar = c = k_B = 1</math> 。


尚未能制定一個單位系。下一步,必需荷量的定兩種可能:
尚未能制定一个单位系。下一步,必需荷量的定两种可能:
* '''有理化(侖茲-黑位制)'''
* '''有理化(侖茲-黑位制)'''
::<math>{\epsilon_0}={\mu_{0}}={{Z_0}}={1}</math> 。
::<math>{\epsilon_0}={\mu_{0}}={{Z_0}}={1}</math> 。
* '''非理化(高斯位制)'''
* '''非理化(高斯位制)'''
::{{fact|1=<math>\frac{1}{4\pi\epsilon_0}=\frac{\mu_{0}}{4\pi}={1}</math> }}。
::{{fact|1=<math>\frac{1}{4\pi\epsilon_0}=\frac{\mu_{0}}{4\pi}={1}</math> }}。


在有理化位制,例如,[[侖茲-黑位制]]({{lang|en|Lorentz-Heaviside units}}),[[克士威方程]]裏沒有因子 <math>4\pi</math> ,但是,[[侖定律]]和[[必-沙伐定律]]的方程式裏,都含有因子 <math>4\pi</math> ;而在非理化位制,例如,[[高斯位制]],完全相反,克士威方程裏含有因子 <math>4\pi</math> ,但是,侖定律和必-沙伐定律的方程式裏,都沒有因子 <math>4\pi</math> 。很多高深物理文用高斯位制,但是粒子物理者比喜用侖茲-黑位制<ref name="Griffiths2008">{{citation| author=Griffiths, David J.|title=Introduction to Elementary Particles (2nd ed.) | publisher=Wiley-VCH |year=2008|pages=9 |isbn= 978-3527406012 }}</ref>。
在有理化位制,例如,[[侖茲-黑位制]]({{lang|en|Lorentz-Heaviside units}}),[[克士威方程]]裏沒有因子 <math>4\pi</math> ,但是,[[侖定律]]和[[必-沙伐定律]]的方程式裏,都含有因子 <math>4\pi</math> ;而在非理化位制,例如,[[高斯位制]],完全相反,克士威方程裏含有因子 <math>4\pi</math> ,但是,侖定律和必-沙伐定律的方程式裏,都沒有因子 <math>4\pi</math> 。很多高深物理文用高斯位制,但是粒子物理者比喜用侖茲-黑位制<ref name="Griffiths2008">{{citation| author=Griffiths, David J.|title=Introduction to Elementary Particles (2nd ed.) | publisher=Wiley-VCH |year=2008|pages=9 |isbn= 978-3527406012 }}</ref>。


兩種單位制的基本值分別為
两种单位制的基本值分别为
:高斯位制:<math> e = \sqrt{\alpha}\approx 0.08542</math> 、
:高斯位制:<math> e = \sqrt{\alpha}\approx 0.08542</math> 、
:侖茲-黑位制:<math> e = \sqrt{4\pi\alpha}\approx 0.3028</math> 。
:侖茲-黑位制:<math> e = \sqrt{4\pi\alpha}\approx 0.3028</math> 。


需要一基本位。通常,會設定[[子伏特]](eV)基本位,不是一前面所述的“自然常”{{fact|1=(如果是定[[有引力常]]<math>G</math>基本位,則兩種粒子物理學單與兩種普朗克完全相同,但是因為萬有引力常法在實驗得高精度,所以不使用)}}。有候,會設定keV、MeV或GeV基本位。
需要一基本位。通常,会设定[[子伏特]](eV)基本位,不是一前面所述的“自然常”{{fact|1=(如果是定[[有引力常]]<math>G</math>基本位,则两种粒子物理学单与两种普朗克完全相同,但是因为万有引力常法在实验得高精度,所以不使用)}}。有候,会设定keV、MeV或GeV基本位。


定完畢基本位之,任意物理量都可以以些基本位表示。例如,度 <math>1\, \text{cm}</math> 可以表示<ref name=DT/>
定完畢基本位之,任意物理量都可以以些基本位表示。例如,度 <math>1\, \text{cm}</math> 可以表示<ref name=DT/>
:<math>1\, \text{cm} = \frac{1\, \text{cm}}{\hbar c} \approx 51000\, \text{eV}^{-1}</math> 。
:<math>1\, \text{cm} = \frac{1\, \text{cm}}{\hbar c} \approx 51000\, \text{eV}^{-1}</math> 。


=== 史東納單位制 ===
=== 史东纳单位制 ===
{{main|史東納單位制}}
{{main|史东纳单位制}}


{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
! 物理量
! 物理量
! 表
! 表
! 公制
! 公制
|- align="left"
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| [[度]] (L)
| [[度]] (L)
| <math>l_S = \sqrt{\frac{G e^2}{c^4 (4 \pi \epsilon_0)}}</math>
| <math>l_S = \sqrt{\frac{G e^2}{c^4 (4 \pi \epsilon_0)}}</math>
| 1.38068×10<sup>−36</sup> m
| 1.38068×10<sup>−36</sup> m
|-
|-
| [[量]] (M)
| [[量]] (M)
| <math>m_S = \sqrt{\frac{e^2}{G (4 \pi \epsilon_0)}}</math>
| <math>m_S = \sqrt{\frac{e^2}{G (4 \pi \epsilon_0)}}</math>
| 1.85921×10<sup>−9</sup> kg
| 1.85921×10<sup>−9</sup> kg
|-
|-
| [[時間]] (T)
| [[时间]] (T)
| <math>t_S = \sqrt{\frac{G e^2}{c^6 (4 \pi \epsilon_0)}} </math>
| <math>t_S = \sqrt{\frac{G e^2}{c^6 (4 \pi \epsilon_0)}} </math>
| 4.60544×10<sup>−45</sup> s
| 4.60544×10<sup>−45</sup> s
|-
|-
| [[荷]] (Q)
| [[荷]] (Q)
| <math>q_S = e \ </math>
| <math>q_S = e \ </math>
| 1.60218×10<sup>−19</sup> C
| 1.60218×10<sup>−19</sup> C
|-
|-
| [[度]] (Θ)
| [[度]] (Θ)
| <math>T_S = \sqrt{\frac{c^4 e^2}{G (4 \pi \epsilon_0) {k_B}^2}}</math>
| <math>T_S = \sqrt{\frac{c^4 e^2}{G (4 \pi \epsilon_0) {k_B}^2}}</math>
| 1.21028×10<sup>31</sup> K
| 1.21028×10<sup>31</sup> K
|}
|}


東納單位制定的物理常數為
东纳单位制定的物理常数为
:<math> c = G = e = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = k_B = 1</math>、
:<math> c = G = e = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = k_B = 1</math>、
:<math> \hbar = \frac{1}{\alpha}</math> 。
:<math> \hbar = \frac{1}{\alpha}</math> 。


其中,<math>\alpha</math> 是[[精細結構]]。
其中,<math>\alpha</math> 是[[精細结构]]。


[[治·史東納]] ({{lang|en|George Stoney}})是第一位提出自然位制的物理者。1874年,他在[[不列學協會]]({{lang|en|British Association of Science}})表了一篇演,名"大自然的物理位"<ref>{{cite journal | last=Ray | first = T.P. | year=1981 | title=Stoney's Fundamental Units | journal=Irish Astronomical Journal | volume=15 | url=http://adsabs.harvard.edu/full/1981IrAJ...15..152R|page=152}}</ref>。史東納單位制沒有化普朗克常數為1,而是定基本1,因為約化普朗克常是在史東納的提(1900年)發現的。是史東納單位制普朗克位制之唯一不同之
[[治·史东纳]] ({{lang|en|George Stoney}})是第一位提出自然位制的物理者。1874年,他在[[不列学协会]]({{lang|en|British Association of Science}})表了一篇演,名"大自然的物理位"<ref>{{cite journal | last=Ray | first = T.P. | year=1981 | title=Stoney's Fundamental Units | journal=Irish Astronomical Journal | volume=15 | url=http://adsabs.harvard.edu/full/1981IrAJ...15..152R|page=152}}</ref>。史东纳单位制沒有化普朗克常数为1,而是定基本1,因为约化普朗克常是在史东纳的提(1900年)发现的。是史东纳单位制普朗克位制之唯一不同之


東納單位制史意。但在代物理裏,遇到這單位制的機會微乎其微。
东纳单位制史意。但在代物理裏,遇到这单位制的机会微乎其微。


=== 原子位制 ===
=== 原子位制 ===
{{Main|原子位制}}
{{Main|原子位制}}


{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
! 物理量
! 物理量
! 表式<br />(哈特里原子位制)
! 表式<br />(哈特里原子位制)
! 公制
! 公制
|- align="left"
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| [[度]] (L)
| [[度]] (L)
| <math>l_A = \frac{\hbar^2 (4 \pi \epsilon_0)}{m_e e^2}</math>
| <math>l_A = \frac{\hbar^2 (4 \pi \epsilon_0)}{m_e e^2}</math>
| 5.29177×10<sup>−11</sup> m
| 5.29177×10<sup>−11</sup> m
|-
|-
| [[量]] (M)
| [[量]] (M)
| <math>m_A = m_e \ </math>
| <math>m_A = m_e \ </math>
| 9.10938×10<sup>−31</sup> kg
| 9.10938×10<sup>−31</sup> kg
|-
|-
| [[時間]] (T)
| [[时间]] (T)
| <math>t_A = \frac{\hbar^3 (4 \pi \epsilon_0)^2}{m_e e^4} </math>
| <math>t_A = \frac{\hbar^3 (4 \pi \epsilon_0)^2}{m_e e^4} </math>
| 2.41889×10<sup>−17</sup> s
| 2.41889×10<sup>−17</sup> s
|-
|-
| [[荷]] (Q)
| [[荷]] (Q)
| <math>q_A = e \ </math>
| <math>q_A = e \ </math>
| 1.60218×10<sup>−19</sup> C
| 1.60218×10<sup>−19</sup> C
|-
|-
| [[度]] (Θ)
| [[度]] (Θ)
| <math>T_A = \frac{m_e e^4}{\hbar^2 (4 \pi \epsilon_0)^2 k_B}</math>
| <math>T_A = \frac{m_e e^4}{\hbar^2 (4 \pi \epsilon_0)^2 k_B}</math>
| 3.15774×10<sup>5</sup> K
| 3.15774×10<sup>5</sup> K
|}
|}


原子位制又分為兩種:由[[道格拉斯·哈特里]]提出的哈特里原子位制和由[[斯·芮得柏]]提出的芮得柏原子位制。哈特里原子位制比芮得柏原子位制常者的主要區別於質與電位的取。哈特里原子位制的基本<ref>{{cite book|last=Drake|first=Gordon W. F.|title=Springer Handbook of Atomic, Molecular, and Optical Physics|url=https://archive.org/details/springerhandbook00drak_205|year=2006|edition=2nd|publisher=Springer|isbn=978-0387208022|page=[https://archive.org/details/springerhandbook00drak_205/page/n58 5]}}</ref>
原子位制又分为两种:由[[道格拉斯·哈特里]]提出的哈特里原子位制和由[[斯·芮得柏]]提出的芮得柏原子位制。哈特里原子位制比芮得柏原子位制常者的主要区别于质与电位的取。哈特里原子位制的基本<ref>{{cite book|last=Drake|first=Gordon W. F.|title=Springer Handbook of Atomic, Molecular, and Optical Physics||year=2006|edition=2nd|publisher=Springer|isbn=978-0387208022|page=5}}</ref>
:<math> e = m_e = \hbar = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = k_B = 1</math> 、
:<math> e = m_e = \hbar = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = k_B = 1</math> 、
:<math> c = \frac{1}{\alpha}</math> 。
:<math> c = \frac{1}{\alpha}</math> 。


芮得柏原子位制的基本<ref>{{Citation
芮得柏原子位制的基本<ref>{{Citation
| last = Turek
| last = Turek
| first = Ilja
| first = Ilja
第310行: 第310行:
:<math> c = \frac{2}{\alpha}</math> 。
:<math> c = \frac{2}{\alpha}</math> 。


位制是特別為易表[[原子物理]]和[[分子物理]]的方程式而精心設計,特徵處於[[氫原子]][[基]]的子的物理行。例如,用哈特里原子位制,對於氫原子的[[波耳模型]],處於[[基]]的子,其域速度 <math>v=1</math> ,域半徑為 <math>r=1</math> ,[[角量]] <math>\ell=1</math> ,[[電離能]] <math>E=1/2</math> 等等。
位制是特别为易表[[原子物理]]和[[分子物理]]的方程式而精心设计,特征处于[[氫原子]][[基]]的子的物理行。例如,用哈特里原子位制,对于氫原子的[[波耳模型]],处于[[基]]的子,其域速度 <math>v=1</math> ,域半径为 <math>r=1</math> ,[[角量]] <math>\ell=1</math> ,[[电离能]] <math>E=1/2</math> 等等。


哈特里原子位制芮得柏原子位制的能量位分別稱為哈特里能量芮得柏能量。它相差的因子2。光速的速值比大(分別為137 274),是因在束縛氫原子部的子的速度超慢光速。由於兩個電子之的[[重力]]超弱[[侖力]],[[重力常]]的小。位是[[波耳半]] <math>a_0</math>
哈特里原子位制芮得柏原子位制的能量位分别称为哈特里能量芮得柏能量。它相差的因子2。光速的速值比大(分别为137 274),是因在束縛氫原子部的子的速度超慢光速。由于两个电子之的[[重力]]超弱[[侖力]],[[重力常]]的小。位是[[波耳半]] <math>a_0</math>


=== 量子色學單位制 ===
=== 量子色学单位制 ===


{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
{| class="wikitable" align="right" style="margin-left: 1em; background-color: #ffffff"
! 物理量
! 物理量
! 表
! 表
! 公制
! 公制
|- align="left"
|- align="left"
| [[度]] (L)
| [[度]] (L)
| <math>l_{\mathrm{QCD}} = \frac{\hbar}{m_p c}</math>
| <math>l_{\mathrm{QCD}} = \frac{\hbar}{m_p c}</math>
| 2.10308885 × 10<sup>−16</sup> m
| 2.10308885 × 10<sup>−16</sup> m
|-
|-
| [[量]] (M)
| [[量]] (M)
| <math>m_{\mathrm{QCD}} = m_p \ </math>
| <math>m_{\mathrm{QCD}} = m_p \ </math>
| 1.67262158 × 10<sup>−27</sup> kg
| 1.67262158 × 10<sup>−27</sup> kg
|-
|-
| [[時間]] (T)
| [[时间]] (T)
| <math>t_{\mathrm{QCD}} = \frac{\hbar}{m_p c^2}</math>
| <math>t_{\mathrm{QCD}} = \frac{\hbar}{m_p c^2}</math>
| 7.0151493 × 10<sup>−25</sup> s
| 7.0151493 × 10<sup>−25</sup> s
|-
|-
| [[荷]] (Q)
| [[荷]] (Q)
| <math>q_{\mathrm{QCD}} = e \ </math>
| <math>q_{\mathrm{QCD}} = e \ </math>
| 1.60217646 × 10<sup>−19</sup> C
| 1.60217646 × 10<sup>−19</sup> C
|-
|-
| [[度]] (Θ)
| [[度]] (Θ)
| <math>T_{\mathrm{QCD}} = \frac{m_p c^2}{k_B}</math>
| <math>T_{\mathrm{QCD}} = \frac{m_p c^2}{k_B}</math>
| 1.0888183 × 10<sup>13</sup> K
| 1.0888183 × 10<sup>13</sup> K
第345行: 第345行:
:<math> \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = \alpha</math> 。
:<math> \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = \alpha</math> 。


量子色學單位制」簡稱為「強單位制」({{lang|en|strong units}})。在強單位制量被量替代。強單位制[[量子色]][[核子物理]]。在裏,到都是量子力學與對論的理,而[[子]]正是研究焦<ref>Wilczek, Frank, 2007, "[http://frankwilczek.com/Wilczek_Easy_Pieces/416_Fundamental_Constants.pdf Fundamental Constants,] {{Wayback|url=http://frankwilczek.com/Wilczek_Easy_Pieces/416_Fundamental_Constants.pdf |date=20090824054720 }}" ''Frank Wilczek'' web site.</ref>。
量子色学单位制”简称为“强单位制”({{lang|en|strong units}})。在强单位制量被量替代。强单位制[[量子色]][[核子物理]]。在裏,到都是量子力学与对论的理,而[[子]]正是研究焦<ref>Wilczek, Frank, 2007, "[http://frankwilczek.com/Wilczek_Easy_Pieces/416_Fundamental_Constants.pdf Fundamental Constants,] " ''Frank Wilczek'' web site.</ref>。


也有些量子色學單位制不把<math>e</math>定1,而把<math>\epsilon_0</math>或者<math>k_e=\frac{1}{4 \pi \epsilon_0}</math>定1(此,基本荷<math>e</math>的值則會跟普朗克位制或者原子位制一)。
也有些量子色学单位制不把<math>e</math>定1,而把<math>\epsilon_0</math>或者<math>k_e=\frac{1}{4 \pi \epsilon_0}</math>定1(此,基本荷<math>e</math>的值则会跟普朗克位制或者原子位制一)。


=== 何化位制 ===
=== 何化位制 ===
{{Main|何化位制}}
{{Main|何化位制}}
:<math> c = G = 1</math> 。
:<math> c = G = 1</math> 。


何化位制({{lang|en|geometrized unit system}})不是一完全定或唯一的位制。在這單位制,只定光速重力常數為1。留出足間來規定其它常,像[[波茲曼常]]或[[侖定律|侖常]]:
何化位制({{lang|en|geometrized unit system}})不是一完全定或唯一的位制。在这单位制,只定光速重力常数为1。留出足间来规定其它常,像[[波茲曼常]]或[[侖定律|侖常]]:
:<math> k_B = 1</math>、
:<math> k_B = 1</math>、
:<math> \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = 1 </math>。
:<math> \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = 1 </math>。


假若化普朗克常 <math> \hbar = 1</math>,則幾何化位制普朗克位制完全相同。
假若化普朗克常 <math> \hbar = 1</math>,则几何化位制普朗克位制完全相同。


{{fact|1=另外,我也可以不定義庫侖常數為1,而改定更自然的[[]]<math>\epsilon_0</math>1,此侖常會變成<math>\frac{1}{4 \pi}</math>,是比自然的有理化位制,而如果是定義庫侖常數為1,是非理化的位制。(我通常會選擇自然的常義為1,例如我把原始的[[普朗克常]]<math>h</math>定義為1,而是把[[化普朗克常]]<math>\hbar</math>定義為1,因為約化普朗克常自然([[角率]]<math>\omega</math>比[[率]]<math>f</math>自然),而由在[[廣義對論]]中,<math>G</math>會與<math>4 \pi</math>合<ref group="">注意在這個單位制中,侖常的值是<math>\frac{1}{4\pi}</math>,因此,如果把有引力常也定<math>\frac{1}{4\pi}</math>,則庫侖定律(兩個'''點電荷'''的吸引力或排斥力)跟有引力定律(兩個'''質點'''的吸引力)的公式好相同</ref>,因此,更自然的何化位制是把<math> 4 \pi G</math>,而不是<math>G</math>,定義為1),此種幾何化位制就是有理化的普朗克位制(因此,做'''化普朗克位制''',例如化[[普朗克能量]])(就好比勞倫茲-黑位制就是有理化的粒子物理學單位制,原本的普朗克位制,以及高斯位制,是非理化的),也就是把有引力常G,以及侖常k<sub>e</sub>,定<math>\frac{1}{4\pi}</math>,而非1。(而光速c,化普朗克常<math>\hbar</math>,以及波茲曼常k<sub>B</sub>,仍然定1)}}
{{fact|1=另外,我也可以不定义库侖常数为1,而改定更自然的[[]]<math>\epsilon_0</math>1,此侖常会变成<math>\frac{1}{4 \pi}</math>,是比自然的有理化位制,而如果是定义库侖常数为1,是非理化的位制。(我通常会选择自然的常义为1,例如我把原始的[[普朗克常]]<math>h</math>定义为1,而是把[[化普朗克常]]<math>\hbar</math>定义为1,因为约化普朗克常自然([[角率]]<math>\omega</math>比[[率]]<math>f</math>自然),而由在[[广义对论]]中,<math>G</math>会与<math>4 \pi</math>合<ref group="">注意在这个单位制中,侖常的值是<math>\frac{1}{4\pi}</math>,因此,如果把有引力常也定<math>\frac{1}{4\pi}</math>,则库侖定律(两个'''点电荷'''的吸引力或排斥力)跟有引力定律(两个'''质点'''的吸引力)的公式好相同</ref>,因此,更自然的何化位制是把<math> 4 \pi G</math>,而不是<math>G</math>,定义为1),此种几何化位制就是有理化的普朗克位制(因此,做'''化普朗克位制''',例如化[[普朗克能量]])(就好比劳伦茲-黑位制就是有理化的粒子物理学单位制,原本的普朗克位制,以及高斯位制,是非理化的),也就是把有引力常G,以及侖常k<sub>e</sub>,定<math>\frac{1}{4\pi}</math>,而非1。(而光速c,化普朗克常<math>\hbar</math>,以及波茲曼常k<sub>B</sub>,仍然定1)}}


== 總結表格 ==
== 总结表格 ==


{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto; background-color: #ffffff"
{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto; background-color: #ffffff"
! rowspan="2" {{diagonal split header|物理量|位制}}
! rowspan="2" {{diagonal split header|物理量|位制}}
! colspan="2"|[[普朗克位|普朗克]]
! colspan="2"|[[普朗克位|普朗克]]
! rowspan="2"|[[史東納單位|史東納]]
! rowspan="2"|[[史东纳单位|史东纳]]
! colspan="2"|[[原子位|原子]]
! colspan="2"|[[原子位|原子]]
! colspan="2"|自然
! colspan="2"|自然
! colspan="3"|量子色
! colspan="3"|量子色
|-
|-
! [[侖茲-黑位制|有理化]]
! [[侖茲-黑位制|有理化]]
! [[高斯位制|非理化]]
! [[高斯位制|非理化]]
! 哈特里
! 哈特里
! 芮得柏
! 芮得柏
! [[侖茲-黑位制|有理化]]
! [[侖茲-黑位制|有理化]]
! [[高斯位制|非理化]]
! [[高斯位制|非理化]]
! 原始
! 原始
! [[侖茲-黑位制|有理化]]
! [[侖茲-黑位制|有理化]]
! [[高斯位制|非理化]]
! [[高斯位制|非理化]]
|-
|-
|[[光速]] <br> <math>c \,</math>
|[[光速]] <br> <math>c \,</math>
第393行: 第393行:
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|-
|-
|[[化普朗克常]] <br> <math>\hbar=\frac{h}{2 \pi}</math>
|[[化普朗克常]] <br> <math>\hbar=\frac{h}{2 \pi}</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
第405行: 第405行:
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|-
|-
|[[基本荷]] <br> <math>e \,</math>
|[[基本荷]] <br> <math>e \,</math>
|<math>\sqrt{4\pi\alpha} \,</math>
|<math>\sqrt{4\pi\alpha} \,</math>
|<math>\sqrt{\alpha} \,</math>
|<math>\sqrt{\alpha} \,</math>
第417行: 第417行:
|<math>\sqrt{\alpha} \,</math>
|<math>\sqrt{\alpha} \,</math>
|-
|-
|[[]] <br> <math>\varepsilon_0 \,</math>
|[[]] <br> <math>\varepsilon_0 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
第429行: 第429行:
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
|-
|-
|[[磁常]] <br> <math>\mu_0 = \frac{1}{\epsilon_0 c^2} \,</math>
|[[磁常]] <br> <math>\mu_0 = \frac{1}{\epsilon_0 c^2} \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>4 \pi</math>
|<math>4 \pi</math>
第441行: 第441行:
|<math>4 \pi</math>
|<math>4 \pi</math>
|-
|-
|[[自由空阻抗]] <br> <math>Z_0 = \frac{1}{\epsilon_0 c} = \mu_0 c \,</math>
|[[自由空阻抗]] <br> <math>Z_0 = \frac{1}{\epsilon_0 c} = \mu_0 c \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>4 \pi</math>
|<math>4 \pi</math>
第453行: 第453行:
|<math>4 \pi</math>
|<math>4 \pi</math>
|-
|-
|[[侖常]] <br> <math>k_e=\frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \,</math>
|[[侖常]] <br> <math>k_e=\frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \,</math>
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
第465行: 第465行:
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|-
|-
|[[有引力常]] <br> <math>G \,</math>
|[[有引力常]] <br> <math>G \,</math>
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
|<math>\frac{1}{4 \pi}</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
第477行: 第477行:
|<math>\mu^2 \alpha_\text{G}</math>
|<math>\mu^2 \alpha_\text{G}</math>
|-
|-
|[[玻茲曼常]] <br> <math>k_\text{B} \,</math>
|[[玻茲曼常]] <br> <math>k_\text{B} \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
第489行: 第489行:
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|-
|-
|[[量]] <br> <math>m_\text{p} \,</math>
|[[量]] <br> <math>m_\text{p} \,</math>
|<math>\mu \sqrt{4 \pi \alpha_\text{G}} \,</math>
|<math>\mu \sqrt{4 \pi \alpha_\text{G}} \,</math>
|<math>\mu \sqrt{\alpha_\text{G}} \,</math>
|<math>\mu \sqrt{\alpha_\text{G}} \,</math>
第501行: 第501行:
|<math>1 \,</math>
|<math>1 \,</math>
|-
|-
|[[量]] <br> <math>m_\text{e} \,</math>
|[[量]] <br> <math>m_\text{e} \,</math>
|<math>\sqrt{4 \pi \alpha_\text{G}} \,</math>
|<math>\sqrt{4 \pi \alpha_\text{G}} \,</math>
|<math>\sqrt{\alpha_\text{G}} \,</math>
|<math>\sqrt{\alpha_\text{G}} \,</math>
第513行: 第513行:
|<math>\frac{1}{\mu}</math>
|<math>\frac{1}{\mu}</math>
|-
|-
|[[磁通量量子|瑟夫森常]] <br> <math>K_\text{J} =\frac{e}{\pi \hbar} \,</math>
|[[磁通量量子|瑟夫森常]] <br> <math>K_\text{J} =\frac{e}{\pi \hbar} \,</math>
|<math>\sqrt{\frac{4\alpha}{\pi}} \,</math>
|<math>\sqrt{\frac{4\alpha}{\pi}} \,</math>
|<math>\frac{\sqrt{\alpha}}{\pi} \,</math>
|<math>\frac{\sqrt{\alpha}}{\pi} \,</math>
第525行: 第525行:
|<math>\frac{\sqrt{\alpha}}{\pi} \,</math>
|<math>\frac{\sqrt{\alpha}}{\pi} \,</math>
|-
|-
|[[量子霍尔效应|克利金常]] <br> <math>R_\text{K} =\frac{2 \pi \hbar}{e^2} \,</math>
|[[量子霍尔效应|克利金常]] <br> <math>R_\text{K} =\frac{2 \pi \hbar}{e^2} \,</math>
|<math>\frac{1}{2\alpha} </math>
|<math>\frac{1}{2\alpha} </math>
|<math>\frac{2\pi}{\alpha} \,</math>
|<math>\frac{2\pi}{\alpha} \,</math>
第537行: 第537行:
|<math>\frac{2\pi}{\alpha} \,</math>
|<math>\frac{2\pi}{\alpha} \,</math>
|-
|-
|[[斯特凡-波耳茲曼常]] <br> <math>\sigma = \frac{\pi^2 k_\text{B}^4}{60 \hbar^3 c^2} \,</math>
|[[斯特凡-波耳茲曼常]] <br> <math>\sigma = \frac{\pi^2 k_\text{B}^4}{60 \hbar^3 c^2} \,</math>
|<math>\frac{\pi^2}{60} \,</math>
|<math>\frac{\pi^2}{60} \,</math>
|<math>\frac{\pi^2}{60} \,</math>
|<math>\frac{\pi^2}{60} \,</math>
第551行: 第551行:


其中,
其中,
* <math>\alpha</math> 是[[精細結構]],7.2973525376{{e|-3}} = (137.035999679)<sup>−1</sup>,
* <math>\alpha</math> 是[[精細结构]],7.2973525376{{e|-3}} = (137.035999679)<sup>−1</sup>,
* <math>\alpha_G</math> 是{{link-en|重力耦合常|gravitational coupling constant}},<math>(m_e/m_{Planck})^2 \approx 1.7518\times 10^{-45}</math>,
* <math>\alpha_G</math> 是{{link-en|重力耦合常|gravitational coupling constant}},<math>(m_e/m_{Planck})^2 \approx 1.7518\times 10^{-45}</math>,
* <math>\mu</math> 是{{link-en|量比|proton-to-electron mass ratio}},大約為1836.15267247.
* <math>\mu</math> 是{{link-en|量比|proton-to-electron mass ratio}},大约为1836.15267247.


== 閱 ==
== 閱 ==
{{multicol}}
{{multicol}}
* [[量分析]]
* [[量分析]]
* [[天文位]]
* [[天文位]]
* [[人擇單位制]]({{lang|en|anthropic units}})
* [[人择单位制]]({{lang|en|anthropic units}})
{{multicol-break}}
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* [[物理常]]
* [[物理常]]
* [[位]]
* [[位]]
* [[N體單位制]]({{lang|en|N-body units}})
* [[N体单位制]]({{lang|en|N-body units}})
{{multicol-end}}
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== 解 ==
== 解 ==
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== 考文 ==
== 考文 ==
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== 外部連結 ==
== 外部链接 ==
* 美國國科技研究院頁:[http://physics.nist.gov/cuu/ 物理常位、不定度] ,有很多關於的物理常料。
* 美国国科技研究院頁:[http://physics.nist.gov/cuu/ 物理常位、不定度] ,有很多关于的物理常料。


{{量度系}}
{{量度系}}


[[Category:自然位|*]]
[[Category:自然位|*]]
[[Category:单位制|Z]]
[[Category:单位制|Z]]