Стоуниевские единицы (Vmkrunyfvtny y;nuned)
Сто́униевские едини́цы — в физике образуют систему единиц, названную в честь ирландского физика Джорджа Джонстона Стони, впервые предложившего их в 1881-м году. Они являются первым историческим примером естественных систем единиц, т.е. единиц измерения, разработанных таким образом, что в качестве безразмерных физических единиц служат определенные фундаментальные физические константы.
Единицы
[править | править код]Количество | Выражение | Значение в единицах СИ |
---|---|---|
Длина (L) | 1,3807⋅10−36 м | |
Масса (M) | 1,8592⋅10−9 кг | |
Время (T) | 4,6054⋅10−45 с | |
Электрический заряд (Q) | 1,6022⋅10−19 Кл |
Набор констант, которые Стоуни использовал в качестве основных единиц, следующий:[1][2]
- — скорость света в вакууме,
- — гравитационная постоянная,
- — постоянная Кулона,
- — элементарный заряд.
Это означает, что в единицах Стоуни числовые значения всех этих констант равны единице:
Набор основных единиц Стоуни аналогичен тому, который использовался в единицах Планка, предложенных Планком независимо тридцать лет спустя, но Планк нормализовал постоянную Планка вместо элементарного заряда.[3] (В современном использовании единицы Планка понимаются как нормализующие приведенную постоянную Планка вместо постоянной Планка.) В единицах Стоуни числовое значение приведенной постоянной Планка равно
где — постоянная тонкой структуры. В современной физике единицы Планка используются чаще, чем единицы Стоуни, особенно в квантовой гравитации (включая теорию струн). Редко единицы Планка называют единицами Планка-Стоуни.[3]
История
[править | править код]Джордж Стоуни был одним из первых учёных, которые поняли, что электрический заряд квантуется; из этого квантования и трех других констант, которые он считал универсальными (скорость из электромагнетизма и коэффициенты в уравнениях электростатической и гравитационной силы), он вывел единицы, которые теперь названы в его честь.[4][5] Джеймс Г. О'Хара[6] указал в 1974 г., что полученная Стони оценка единицы заряда, 10-20 ампер-секунд, была 1⁄16 от современного значения заряда электрона. Причина в том, что Стоуни использовал приблизительное значение 1018 для числа молекул, присутствующих в одном кубическом миллиметре газа при стандартной температуре и давлении. Используя современные значения постоянной Авогадро 6,02214⋅1023 моль-1, а для объема грамм-молекулы (при стандартных условиях) 22,4146⋅106 мм3, современное значение 2,687⋅1016, вместо 1018 Стоуни.
Единицы Стоуни и единицы Планка
[править | править код]Длина и энергия Стоуни, вместе называемые шкалой Стоуни, не так уж далеки от длины, энергии и масштаба Планка. Шкала Стоуни и шкала Планка — это масштабы длины и энергии, на которых квантовые процессы и гравитация происходят вместе. Таким образом, в этих масштабах требуется единая теория физики. Единственной заметной попыткой построить такую теорию на основе шкалы Стоуни была попытка Г. Вейля, который связал гравитационную единицу заряда с длиной Стоуни[7][8][9] и, по-видимому, вдохновил Дирака на увлечение гипотезой больших чисел.[10] С тех пор шкала Стоуни в значительной степени игнорировалась в развитии современной физики, хотя время от времени она всё ещё обсуждается.[11][12]
Сноски
[править | править код]- ↑ The anthropic cosmological principle, by Barrow and Tipler, p291 . Дата обращения: 12 июля 2022. Архивировано 12 июля 2022 года.
- ↑ Astrophysics, clocks and fundamental constants, by Karshenboim and Peik, p79 . Дата обращения: 12 июля 2022. Архивировано 12 июля 2022 года.
- ↑ 1 2 Space: in science, art and society, by Penz, Radick, Howell, p191 . Дата обращения: 12 июля 2022. Архивировано 12 июля 2022 года.
- ↑ Stoney G. On The Physical Units of Nature, Phil.Mag. 11, 381–391, 1881
- ↑ G. Johnstone Stoney, On The Physical Units of Nature Архивная копия от 12 июля 2022 на Wayback Machine, The Scientific Proceedings of the Royal Dublin Society, 3, 51–60, 1883. Retrieved 2010-11-28.
- ↑ J.G. O’Hara (1993). George Johnstone Stoney and the Conceptual Discovery of the Electron, Occasional Papers in Science and Technology, Royal Dublin Society 8, 5–28.
- ↑ K. Tomilin, "Natural System of Units", Proc. of the XX11 International Workshop on High Energy Physics and Field theory, (2000) 289.
- ↑ H. Weyl, "Gravitation und Elekrizitaet", Koniglich Preussische Akademie der Wissenschaften (1918) 465–78
- ↑ H. Weyl, "Eine Neue Erweiterung der Relativitaetstheorie", Annalen der Physik 59 (1919) 101–3.
- ↑ G. Gorelik, "Hermann Weyl and Large Numbers in Relativistic Cosmology", Einstein Studies in Russia, (ed. Y. Balashov and V. Vizgin), Birkhaeuser. (2002).
- ↑ M. Castans and J. Belinchon (1998). "Enlargement of Planck's System of Absolute Units", preprint: physics/9811018
- ↑ Jean-Philippe Uzan (2011), "Varying Constants, Gravitation and Cosmology", Living Rev. Relativ., 14 (1): 15—16, arXiv:1009.5514, doi:10.12942/lrr-2011-2, PMID 28179829
{{citation}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)