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 NA
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 естественной системе единиц 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 rg=2GM/c2, также связанным с массой М. В планковской системе единиц за единицу длины Lp берётся ср. геометрическое -0
и rg
к-рое не зависит от масс. Др. способ введения Е. с. е. состоит в определении планковской единицы массы
Мр 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 Qp= (hc)1/2 = l,8756.10-8 Кл и сопротивления Rр=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 LF 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.
Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция? Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда". На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли. Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма. Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал: "Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985] Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
; 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 rg=2GM/c2, также связанным с массой М. В планковской системе единиц за единицу длины Lp берётся ср. геометрическое -0
и rg
где левая часть представляет собой гравитац. аналог тонкой структуры постоянной.
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:
