量綱
編輯基本單位(也稱基本單位)是用于計量基本量的單位。 基本量是常規選擇的物理量子集之一,其中子集中沒有任何量可以用其他量來表示。 SI 基本單位,或 Systeme International d'unites,由米、千克、秒、安培、開爾文、摩爾和坎德拉組成。
相同數量的次要單位是派生單位; 例如,當與國際單位制一起使用時,克是派生單位,而不是基本單位。
背景
編輯在測量語言中,物理量是世界的可量化方面,例如時間、距離、速度、質量、溫度、能量和重量,單位用于描述它們的大小或數量。 這些數量中的許多數量通過各種物理定律相互關聯,因此數量的單位通常可以表示為其他單位的冪乘積; 例如,動量是質量乘以速度,而速度是距離除以時間。 這些關系在量綱分析中進行了討論。 那些可以用基本單位以這種方式表示的稱為派生單位。
國際單位制
編輯在國際單位制中,有七個基本單位:千克、米、坎德拉、秒、安培、開爾文和摩爾。
自然單位
編輯物理量的一組基本量綱是單位的最小集合,這樣每個物理量都可以用這個集合來表示。 物理量的傳統基本量綱是質量、長度、時間、電荷和溫度,但原則上也可以使用其他基本量。 可以使用電流代替電荷,或者可以使用速度代替長度。 一些物理學家尚未認識到溫度是物理量的基本量綱,因為它只是表示每個粒子每個自由度的能量,可以用能量(或質量、長度和時間)來表示。 此外,一些物理學家將電荷視為物理量的一個單獨的基本量綱,即使它已在靜電 cgs 系統等單位系統中以質量、長度和時間表示。 也有物理學家對不相容的基本量的存在本身表示懷疑。
物理量之間還有其他關系可以用基本常數來表示,在某種程度上,是將基本常數保留為有量綱的量,還是簡單地定義為單位或固定的無量綱數,是一種任意決定, 并將顯式基本常數的數量減少一個。 本體論問題是這些基本常數是否真的以量綱或無量綱量存在。 這相當于將長度視為與時間相同的可公度物理材料,或將電荷理解為質量、長度和時間的組合,這似乎不如將溫度視為測量與能量相同的材料(可表達) 在質量、長度和時間方面)。
例如,時間和距離通過光速 c 相互關聯,光速是一個基本常數。 可以使用此關系來消除時間單位或距離單位。 類似的考慮適用于普朗克常數 h,它將能量(量綱可表示為質量、長度和時間)與頻率(量綱可表示為時間)相關聯。 在理論物理學中,通常使用這樣的單位(自然單位),其中 c = 1 和 ? = 1。類似的選擇可以應用于真空介電常數 ε0。
- 可以通過將 c 設置為單位(或任何其他固定的無量綱數)來消除米或秒。
- 然后可以通過將 ? 設置為無量綱數來消除千克。
- 然后,可以通過將真空介電常數 ε0(或者,庫侖常數 ke = 1/(4πε0))或基本電荷 e 設置為無量綱數來進一步消除安培。
- 可以通過將阿伏加德羅常數 NA 設置為 1 來消除作為基本單位的摩爾。這是自然的,因為它是一個技術比例常數。
- 可以消除開爾文,因為有人認為溫度只是表示每個粒子每個自由度的能量,可以用能量(或質量、長度和時間)來表示。 換句話說,玻爾茲曼常數 kB 是技術上的比例常數,可以設置為固定的無量綱數。
- 同樣,可以消除坎德拉,因為坎德拉是通過技術標度常數 Kcd 根據其他物理量定義的。
- 剩下一個基本維度和一個關聯的基本單位
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