普朗克单位制
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普朗克单位制是一种计量单位制度,由德国物理学家马克斯·普朗克最先提出,因此命名为普朗克单位制。这种单位制是自然单位制的一个实例,将某些基础物理常数的值定为1,这些基础物理常数是:
- 真空光速
- 万有引力常数
- 普朗克洛伦兹-亥维赛单位制将定为1,普朗克高斯单位制将定为1
- 狄拉克常数
- 真空电容率
- 普朗克洛伦兹-亥维赛单位制将定为1,普朗克高斯单位制将定为1
- 玻尔兹曼常数
上述每一个常数都至少出现于一个基本物理理论:在狭义相对论、在广义相对论与牛顿的万有引力定律、在量子力学、在静电学、在统计力学与热力学。实际上,以上的五个常数在许多物理定律的代数表达式中多次出现,因此引入普朗克单位制可以将这些代数表达式简化,普朗克单位制也因此成为了理论物理学一个非常有用的工具。在统一理论方面的研究,特别如量子引力学中,普朗克单位制能够给研究者一点大概的提示。
普朗克单位制是一种独特的自然单位制,因为普朗克单位制不是以任何原器、人体的性质(例如:发光强度(烛光)、光通量(流明)、等效剂量(西弗))、地球或宇宙的性质(例如:标准重力、标准大气压、哈勃常数)、特定物质的性质(例如:水的熔点、水的密度、水的比热)、或甚至基本粒子的性质(例如:基本电荷、电子质量、质子质量)来定义的。普朗克单位制只以自由空间的性质(例如:真空光速、自由空间阻抗、玻尔兹曼常数)来定义及作为归一化对象。
有些学者认为普朗克单位制比其它自然单位制更为自然。例如,有些其它自然单位制使用电子质量为基本单位。但是电子只是许多种已知具有质量的基本粒子之一。这些粒子的质量都不一样。在基础物理学里,并没有任何绝对因素,促使选择电子质量为基本单位,而不选择其它粒子质量。
物质的量(摩尔)的自然单位就用“个”(一个就是1)就可以了,不必用到“摩尔”,而发光强度(烛光)的自然单位就用“瓦特/立弪”就可以了,因为这两者的比值仅为发光效率,而发光效率是没有单位量纲的,就跟角度(弪)以及精细结构常数一样,另外电荷的部分,虽然SI制的基本单位是电流而非电荷,但是实际上,电荷才是更基本的单位(就好比重力米制的基本单位是力而非质量,但是实际上,质量才是更基本的单位)。
(或者你也可以这样说:普朗克单位制也将阿伏伽德罗常量定为1,从而用“个”(一个就是1)作为物质的量的单位(对应国际单位制的摩尔),并且普朗克单位制不考虑发光强度(对应国际单位制的烛光),仅以辐射强度(对应国际单位制的“瓦特每立弪”来表示,就好比普朗克单位制不考虑等效剂量(对应国际单位制的西弗),仅以辐射剂量(对应国际单位制的戈雷)来表示,在普朗克单位制中,发光效率属于无量纲量,就跟弧度和立弪一样)