естественные системы единиц

ЕСТЕСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ - системы единиц измерений, в к-рых за осн. единицы приняты фундам. постоянные - скорость света в вакууме с, гравитац. постоянная G, постоянная Планка h, постоянная Больцмана k, число Авогадро N_A и др. В обычных системах единиц размер осн. единиц выбирают произвольно; этот выбор определяет значение коэф. в разл. физ. соотношениях. В Е. с. е. приняты за единицы сами эти коэф., являющиеся мировыми постоянными, и при этом условии из физ. соотношений вычисляются единицы разл. физ. величин. Т. о., вид соответствующих ур-ний физики значительно упрощается. В разл. областях применяются разл. Е. с. е., в к-рых ур-ния освобождаются от коэф., содержащих размерные постоянные. Е. с. е. можно в принципе воспроизвести в лаборатории без сравнения с эталонами. В Е. с. е. Планка принято ; она названа в честь М. Планка (М. Planck), к-рый впервые указал на возможность построения такой системы в 1899 (до введения Планка постоянной, вместо неё Планк вводил постоянную Вина b, к-рая, как впоследствии было установлено, выражается через h и k: b=h/k). Планковской Е. с. е. пользуются в космологии; она особенно удобна для описания процессов, в к-рых одновременно существенны квантовые и гравитац. эффекты, напр., в теории чёрных дыр и теории ранней Вселенной. Е. с. е. решила проблему естеств. единицы длины. Так, напр., комптоновская длина волны -₀ , различная для разных элементарных частиц, задаётся массой М частицы: В теории тяготения масштаб длины определяется гравитац. радиусом r_g=2GM/c², также связанным с массой М. В планковской системе единиц за единицу длины L_p берётся ср. геометрическое -₀ и r_g

к-рое не зависит от масс. Др. способ введения Е. с. е. состоит в определении планковской единицы массы М_р из условия где левая часть представляет собой гравитац. аналог тонкой структуры постоянной.
Ниже приведена таблица значений единиц планковской системы в единицах СИ:

Иногда через фундам. постоянные выражают единицу заряда Q_p= (hc)^1/2 = l,8756.10^-8 Кл и сопротивления R_р=1/с=29,98 Ом. Точность единиц ограничивается точностью, с к-рой определена гравитац. постоянная G=6,6745 (b0,0008) .10^-11м³кг^-1c^-2. В теории электрослабого взаимодействия используется система, в к-рой единица длины L_F определяется, исходя из константы Ферми (константы слабого четырёхфермионного взаимодействия, см. Слабое взаимодействие ),в обычных для физики высоких энергий единицах: Единица энергии в ней равна В модели великого объединения (ВО) вводится система, точные масштабы единиц к-рой пока не определены. Оценка масштаба единиц такой системы:

отражает иерархию масштабов в совр. эволюц. модели Вселенной. Последние две Е. с. е. отличаются, от планковской тем, что они по существу связаны с определ. массой -массами W- и Z-бозонов, определяющими соответствено электрослабое взаимодействие и великое объединение. Планковская же масса не обязательно связана с бозоном, т. к. гравитация не требует существования промежуточного бозона, передающего взаимодействие. В атомной физике применяется система атомных единиц Хартри. В качестве осн. единиц в ней приняты заряд электрона, его масса и боровский радиус; как и в планковской, в такой системе, постоянная Планка равна 1. Лит.: Бете Г., Солпитер Э., Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами, пер. с англ., М., I960. Я. А. Смородинский.

   <<      Предметный указатель      >>