普朗克單位制
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普朗克單位制是一種計量單位制度,由德國物理學家馬克斯·普朗克最先提出,因此命名為普朗克單位制。這種單位制是自然單位制的一個實例,將某些基礎物理常數的值定為1,這些基礎物理常數是:
- 真空光速
- 萬有引力常數
- 普朗克勞侖茲-黑維塞單位制將定為1,普朗克高斯單位制將定為1
- 狄拉克常數
- 真空電容率
- 普朗克勞侖茲-黑維塞單位制將定為1,普朗克高斯單位制將定為1
- 波茲曼常數
上述每一個常數都至少出現於一個基本物理理論:在狹義相對論、在廣義相對論與牛頓的萬有引力定律、在量子力學、在靜電學、在統計力學與熱力學。實際上,以上的五個常數在許多物理定律的代數表達式中多次出現,因此引入普朗克單位制可以將這些代數表達式簡化,普朗克單位制也因此成為了理論物理學一個非常有用的工具。在統一理論方面的研究,特別如量子重力學中,普朗克單位制能夠給研究者一點大概的提示。
普朗克單位制是一種獨特的自然單位制,因為普朗克單位制不是以任何原器、人體的性質(例如:發光強度(燭光)、光通量(流明)、等效劑量(西弗))、地球或宇宙的性質(例如:標準重力、標準大氣壓、哈勃常數)、特定物質的性質(例如:水的熔點、水的密度、水的比熱)、或甚至基本粒子的性質(例如:基本電荷、電子質量、質子質量)來定義的。普朗克單位制只以自由空間的性質(例如:真空光速、自由空間阻抗、波茲曼常數)來定義及作為歸一化對象。
有些學者認為普朗克單位制比其它自然單位制更為自然。例如,有些其它自然單位制使用電子質量為基本單位。但是電子只是許多種已知具有質量的基本粒子之一。這些粒子的質量都不一樣。在基礎物理學裏,並沒有任何絕對因素,促使選擇電子質量為基本單位,而不選擇其它粒子質量。
物質的量(摩爾)的自然單位就用「個」(一個就是1)就可以了,不必用到「摩爾」,而發光強度(燭光)的自然單位就用「瓦特/立弳」就可以了,因為這兩者的比值僅為發光效率,而發光效率是沒有單位因次的,就跟角度(弳)以及精細結構常數一樣,另外電荷的部分,雖然SI制的基本單位是電流而非電荷,但是實際上,電荷才是更基本的單位(就好比重力米制的基本單位是力而非質量,但是實際上,質量才是更基本的單位)。
(或者你也可以這樣說:普朗克單位制也將阿佛加德羅常數定為1,從而用「個」(一個就是1)作為物質的量的單位(對應國際單位制的摩爾),並且普朗克單位制不考慮發光強度(對應國際單位制的燭光),僅以輻射強度(對應國際單位制的「瓦特每立弳」來表示,就好比普朗克單位制不考慮等效劑量(對應國際單位制的西弗),僅以輻射劑量(對應國際單位制的戈雷)來表示,在普朗克單位制中,發光效率屬於無因次量,就跟弧度和立弳一樣)