Базовая единица (измерение) - Википедия - Base unit (measurement)

Эта статья посвящена типу единицы измерения. О концепции теории чисел см. Фундаментальная единица (теория чисел).

А базовый блок (также называемый основная единица) это единица измерения принят для измерения базовое количество. Базовое количество - это одно из традиционно выбранных подмножеств физические величины, где никакое количество в подмножестве не может быть выражено через другие. Единицы СИ или Systeme International d'unites который состоит из метра, килограмма, секунды, ампера, Кельвина, моль и кандела - основные единицы измерения.

Базовая единица - это единица, явно обозначенная таким образом; вторичная единица для того же количества является производной единицей. Например, при использовании с Международной системой единиц грамм является производной единицей, а не базовой единицей.

На языке измерение, количество находятся измеримый аспекты мира, такие как время, расстояние, скорость, масса, температура, энергия, и масса, и единицы используются для описания их величины или количества. Многие из этих величин связаны друг с другом различными физическими законами, и в результате единицы величин обычно могут быть выражены как произведение мощностей других единиц; например, импульс - это масса, умноженная на скорость, а скорость измеряется расстоянием, деленным на время. Эти отношения обсуждаются в размерный анализ. Те, которые могут быть выражены таким образом в базовых единицах, называются производные единицы.

Международная система единиц

Основная статья: Базовые единицы СИ

в Международная система единиц, есть семь базовых единиц: килограмм, метр, кандела, второй, ампер, кельвин, и крот.

Натуральные единицы

Основная статья: Натуральные единицы

Набор фундаментальных измерений физической величины - это минимальный набор единиц, такой, что каждая физическая величина может быть выражена в терминах этого набора. Традиционные фундаментальные измерения физической величины: масса, длина, время, обвинять, и температура, но в принципе можно использовать и другие фундаментальные величины. Электрический ток может использоваться вместо заряда или скорость можно использовать вместо длины. Некоторые физики не признали температуру фундаментальным измерением физической величины, поскольку она просто выражает энергию, приходящуюся на одну частицу на степень свободы, которая может быть выражена в единицах энергии (или массы, длины и времени). Кроме того, некоторые физики признают электрический заряд как отдельное фундаментальное измерение физической величины, даже если оно было выражено через массу, длину и время в системах единиц, таких как электростатический cgs система. Есть также физики, которые ставят под сомнение само существование несовместимых фундаментальных величин.[1]

Существуют и другие отношения между физическими величинами, которые могут быть выражены с помощью фундаментальных констант, и до некоторой степени это произвольное решение, сохранять ли фундаментальную константу как величину с размерностями или просто определять ее как единицу или фиксированную величину. безразмерное число, и уменьшить количество явных фундаментальных констант на одну. В онтологический вопрос в том, существуют ли эти фундаментальные константы как размерные или безразмерные величины. Это эквивалентно трактовке длины как того же соизмеримого физического материала, что и время, или пониманию электрического заряда как комбинации величин массы, длины и времени, что может показаться менее естественным, чем представление о температуре как о измерении того же материала, что и энергия (что можно выразить по массе, длине и времени).

Например, время и расстояние связаны друг с другом скорость света, c, которая является фундаментальной константой. Это соотношение можно использовать для исключения единицы времени или расстояния. Аналогичные соображения применимы к Постоянная Планка, час, который связывает энергию (размерность которой выражается через массу, длину и время) с частотой (размерность выражается через время). В теоретической физике принято использовать такие блоки (натуральные единицы ) в котором c = 1 и час = 1. Аналогичный выбор можно применить к диэлектрическая проницаемость вакуума, ε0.

  • Можно было исключить либо счетчик, либо второй, установив c к единице (или к любому другому фиксированному безразмерному числу).
  • Затем можно было бы исключить килограмм, установив час к безразмерному числу.
  • Затем можно было бы дополнительно исключить ампер, установив либо диэлектрическую проницаемость вакуума ε0 (в качестве альтернативы Кулоновская постоянная kе = 1/(4πε0)) или элементарный заряд е к безразмерному числу.
  • Можно исключить родинку как базовую единицу, установив Константа Авогадро NА до 1. Это естественно, поскольку это техническая константа масштабирования.
  • Можно исключить градус Кельвина, поскольку можно утверждать, что температура просто выражает энергию, приходящуюся на одну частицу на степень свободы, который может быть выражен через энергию (или массу, длину и время). Другой способ сказать это: Постоянная Больцмана kB - техническая масштабная постоянная, которая может быть установлена ​​на фиксированное безразмерное число.
  • Точно так же можно исключить канделу, поскольку она определяется в терминах других физических величин через техническую константу масштабирования, KCD.
  • Остается одно базовое измерение и связанная с ним базовая единица, но остается несколько фундаментальных констант, чтобы исключить и это - например, можно использовать грамм, то гравитационная постоянная, ме, то масса покоя электрона, или Λ, космологическая постоянная.

Широко используемый выбор, особенно для теоретическая физика, задается системой Единицы Планка, которые определяются установкой час = c = грамм = kB = kе = 1.

При использовании натуральных единиц каждая физическая величина выражается в виде безразмерного числа, что отмечается физиками, оспаривающими существование несовместимых фундаментальных физических величин.[1][2][3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Майкл Дафф (2015). "Насколько фундаментальны фундаментальные константы?". Современная физика. 56 (1): 35–47. arXiv:1412.2040. Дои:10.1080/00107514.2014.980093 (неактивно 09.09.2020).CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на сентябрь 2020 г. (связь)
  2. ^ Джексон, Джон Дэвид (1998). «Приложение по единицам и габаритам» (PDF). Классическая электродинамика. Джон Уайли и сыновья. п. 775. Получено 13 января 2014. В произвол в числе основных единиц и в измерениях любой физической величины в терминах этих единиц подчеркивали Абрахам, Планк, Бриджмен, Бирдж и другие.
  3. ^ Бирдж, Раймонд Т. (1935). «Об установлении основных и производных единиц, с особым упором на электрические единицы. Часть I.» (PDF). Американский журнал физики. 3 (3): 102–109. Bibcode:1935AmJPh ... 3..102B. Дои:10.1119/1.1992945. Архивировано из оригинал (PDF) 23 сентября 2015 г.. Получено 13 января 2014. Однако из-за произвольного характера размеров, столь умело представленного Бриджменом, выбор и количество основных единиц произвольны.