Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Фундаментальные физические постоянные (физические постоянные, физические константы, фундаментальные постоянные, мировые постоянные) — постоянные величины, входящие в уравнения, описывающие физические законы природы и свойства материи[1]. Фундаментальные физические постоянные возникают в теоретических моделях наблюдаемых явлений в виде универсальных коэффициентов в соответствующих математических выражениях.
Содержание
Обзор
Слово «постоянная» в физике употребляется в двояком смысле:
- численное значение некоторой величины вообще не зависит от каких-либо внешних параметров и не меняется со временем,
- изменение численного значения некоторой величины несущественно для рассматриваемой задачи.
Например, гелиоцентрическая постоянная, равная произведению гравитационной постоянной на массу Солнца, уменьшается из-за уменьшения массы Солнца, происходящего вследствие излучения им энергии и испускания солнечного ветра. Однако, поскольку относительное уменьшение массы Солнца составляет величину порядка 1014, то для большинства задач небесной механики гелиоцентрическая постоянная с удовлетворительной точностью может рассматриваться как постоянная. Также в физике высоких энергий постоянная тонкой структуры, характеризующая интенсивность электромагнитного взаимодействия, растёт с ростом переданного импульса (на малых расстояниях), однако её изменение несущественно для широкого круга обычных явлений, например, для спектроскопии.
Физические постоянные делятся на две основные группы — размерные и безразмерные постоянные. Численные значения размерных постоянных зависят от выбора единиц измерения. Численные значения безразмерных постоянных не зависят от систем единиц и должны определяться чисто математически в рамках единой теории. Среди размерных физических постоянных следует выделять постоянные, которые не образуют между собой безразмерных комбинаций, их максимальное число равно числу основных единиц измерения — это и есть собственно фундаментальные физические постоянные (скорость света, постоянная Планка и др.). Все остальные размерные физические постоянные сводятся к комбинациям безразмерных постоянных и фундаментальных размерных постоянных. С точки зрения фундаментальных постоянных, эволюция физической картины мира — это переход от физики без фундаментальных постоянных (классическая физика) к физике с фундаментальными постоянными (современная физика). Классическая физика при этом сохраняет своё значение как предельный случай современной физики, когда характерные параметры исследуемых явлений далеки от фундаментальных постоянных.
Скорость света появилась ещё в классической физике в XVII в., но тогда она не играла фундаментальной роли. Фундаментальный статус скорость света приобрела после создания электродинамики Дж. К. Максвеллом и специальной теории относительности А. Эйнштейном (1905). После создания квантовой механики (1926) фундаментальный статус приобрела постоянная Планка h, введённая М. Планком в 1901 г. как размерный коэффициент в законе теплового излучения. К фундаментальным постоянным также ряд учёных относит гравитационную постоянную
Международно принятый набор значений фундаментальных физических постоянных и коэффициентов для их перевода регулярно издаётся[2] Рабочей группой CODATA по фундаментальным постоянным.
Фундаментальные физические постоянные
Здесь и далее приведены значения, рекомендованные CODATA на основании данных 2022 года.
Планковские величины (размерные комбинации постоянныхc, G, h, k)
Название
|
Символ
|
Значение
|
планковская масса
|
|
2,176 434(24)108 кг[3]
|
планковская длина
|
|
1,616 255(18)1035 м[4][5]
|
планковское время
|
|
5,391 247(60)1044 с[6]
|
планковская температура
|
|
1,416 784(16) 1032 К[7]
|
Постоянные, связывающие разные системы единиц, и переводные множители
Название
|
Символ
|
Значение
|
Прим.
|
постоянная тонкой структуры
|
(система СИ)
|
7,297 352 5643(11)103
|
|
|
137,035 999 177(21)
|
|
электрическая постоянная
|
|
8,854 187 8188(14) 1012 Ф·м1
|
|
атомная единица массы
|
= 1 а. е. м.
|
1,660 539 068 92(52)1027 кг
|
|
|
1 а. е. м.
|
1,492 418 087 68(46)1010 Дж = 931,494 103 72(29) МэВ[8]
|
|
постоянная Авогадро
|
|
6,022 140 761023 моль1[9]
|
точно
|
1 электронвольт
|
эВ
|
1,602 176 6341019 Дж = 1,602 176 6341012 эрг
|
точно
|
1 калория (международная)
|
1 кал
|
4,1868 Дж
|
точно[10]
|
литр·атмосфера
|
1 л·атм
|
101,325 Дж
|
|
|
2,30259 RT[11]
|
5,706 кДж·моль1 (при 298 К)
|
|
|
1 кДж·моль1
|
83,593 см1[12]
|
|
Электромагнитные постоянные
Нижеследующие константы были точными до изменений определений основных единиц СИ 2018—2019 годов, но стали экспериментально определяемыми величинами в результате этих изменений.
Название
|
Символ
|
Значение
|
Прим.
|
магнитная постоянная[13]
|
|
1,256 637 061 27(20) 10-6 Гн·м1 = 1,256 637 061 27(20) 10-6 Н·А2 (через основные единицы СИ: кг·м·с2·А2)
|
ранее точно Гн/м
|
волновое сопротивление вакуума[14]
|
|
Ом.
|
|
электрическая постоянная
|
|
8,854 187 8188(14) 1012 Ф·м1 (через основные единицы СИ: кг1·м3·с4·А2)
|
|
постоянная Кулона
|
|
8,987 55 109 Ф1·м (через основные единицы: кг·м3·с4·А2)
|
|
Некоторые другие физические постоянные
Название
|
Символ
|
Значение
|
Прим.
|
Массы элементарных частиц: масса электрона
|
|
9,109 383 7139(28)1031 кг (абсол.) = 0,0005485799090441(97) а. е. м. (относит.)
|
|
масса протона
|
|
1,672 621 925 95(52)1027 кг = 1,0072764665789(83) а. е. м.
|
|
масса нейтрона
|
|
1,674 927 500 56(85)1027 кг = 1,008 664 916 06(40) а. е. м.
|
|
М протон плюс электрон (абсолютная масса атома водорода 1H)
|
|
1,673 53281027 кг = 1,007825 а.е.м. (относит.)
|
|
магнитный момент электрона
|
|
928,476 469 17(29)1026 Дж·Тл1
|
|
магнитный момент протона
|
|
1,410 606 795 45(60)1026 Дж·Тл1
|
|
магнетон Бора
|
|
927,401 006 57(29)1026 Дж·Тл1[15]
|
|
ядерный магнетон
|
|
5,050 783 7393(16)1027 Дж·Тл1
|
|
g-фактор свободного электрона
|
|
2,002 319 304 360 92(36)
|
|
гиромагнитное отношение протона
|
|
2,675 221 8708(11)108 с1·Тл1
|
|
постоянная Фарадея
|
|
96 485,332 12… Кл·моль1
|
|
универсальная газовая постоянная
|
|
8,314 462 618… Дж·К1·моль1 0,082057 л·атм·К1·моль1
|
|
молярный объём идеального газа (при 273,15 К, 101,325 кПа)
|
|
22,413 969 54… 103 м·моль1
|
|
стандартное атмосферное давление (н.у.)
|
атм
|
101 325 Па
|
точно[10]
|
боровский радиус
|
|
0,529 177 210 544(82)1010 м
|
|
энергия Хартри
|
|
4,359 744 722 2060(48)1018 Дж
|
|
постоянная Ридберга
|
|
10 973 731,568 157(12) м1
|
|
первая радиационная постоянная
|
|
3,741 771 852… 1016 Вт·м
|
|
вторая радиационная постоянная
|
|
1,438 776 877… 102 м·К
|
|
постоянная Стефана-Больцмана
|
|
5,670 374 419… 108 Вт·м2·К4
|
|
постоянная Вина
|
|
2,897 771 955… 103м·К
|
|
стандартное ускорение свободного падения на поверхности Земли
|
|
9,806 65 м·с2
|
точно[10]
|
Температура тройной точки воды
|
|
273,16 K
|
|
См. также
Примечания
- Фундаментальные физические константы Архивная копия от 22 марта 2012 на Wayback Machine // Физическая энциклопедия, т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, с. 381—383.
- 1 2 CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants (неопр.). Дата обращения: 21 мая 2024. Архивировано 2 июня 2008 года.
- Planck mass (неопр.). physics.nist.gov. Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из оригинала 14 июня 2015 года.
- NIST, «Planck length Архивная копия от 22 ноября 2018 на Wayback Machine» (англ.), NIST’s published Архивная копия от 13 августа 2001 на Wayback Machine CODATA constants
- Fundamental Physical Constants — Complete Listing (неопр.). Дата обращения: 19 мая 2008. Архивировано 8 декабря 2013 года.
- Planck time (неопр.). physics.nist.gov. Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из оригинала 14 июня 2015 года.
- Planck temperature (неопр.). physics.nist.gov. Дата обращения: 28 июня 2015. Архивировано из оригинала 14 июня 2015 года.
- из соотношения E = mc2
- Avogadro constant Архивная копия от 8 октября 2013 на Wayback Machine — CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants
- 1 2 3 Это точное значение условной величины, зафиксированной в документах как стандартной.
- из отношения, определяющего зависимость свободной энергии от концентрации (парциального давления):
2,30259 — модуль перехода (логарифмы)
- из соотношения , где выражено в обратных сантиметрах см1
- CODATA Value: Vacuum permeability (неопр.). Дата обращения: 7 июля 2014. Архивировано 4 марта 2016 года.
- CODATA Value: Characteristic impedance of vacuum (неопр.). Дата обращения: 7 июля 2014. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
- Bohr magneton (неопр.). physics.nist.gov. Архивировано 16 августа 2022 года.
Ссылки- Fundamental Physical Constants — Complete Listing (англ.).
- Cohen E.R., Crowe C.M., Dumond J.W.M. Fundamental constants of physics. N.Y., L., 1957, 287 p.
- Barrow J.D. The Constants of Nature: From Alpha to Omega. London: Jonathan Cape, 2002. N.Y.: Pantheon, 2003, 353 p.
- Wilczek F. Fundamental Constants // arXiv:0708.4361, то же: Frank Wilczek web site.
- Окунь Л. Б. Фундаментальные константы физики // УФН, 161 (9) с.177-194 (1991) (pdf).
- Каршенбойм С. Г. Фундаментальные физические константы: роль в физике и метрологии и рекомендованные значения // УФН, 175, № 3, с.271-298 (2005) (pdf).
- Рубаков В. А. Иерархии фундаментальных констант (к пунктам 16, 17 и 27 из списка В. Л. Гинзбурга) // УФН, 177, № 4, c.407-414 (2007) (pdf).
- Фритцш Х. Фундаментальные физические постоянные // УФН, 179, № 4, с.383-392 (2009) (pdf).
- Томилин К. А. Фундаментальные физические постоянные в историческом и методологическом аспектах. М.: Физматлит, 2006, 368 с. (djvu)
- Спиридонов О. П. Фундаментальные физические постоянные. М.: Высшая школа, 1991, 238 с.
- Сагитов М. У. Постоянная тяготения и масса Земли. М.: Наука, 1969, 188 с.
- Квантовая метрология и фундаментальные константы. М.: Мир, 1981, 368 с.
|
|