永不断更,晚点覆盖(3 / 3)
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民用事件的单位是(平均太阳)秒,即一天(平均太阳日)的1/86400。1956年国际计量局规定1秒等于1900年1月1日0时整回归年的1/31556925.9747。
1967年国际计量大会选择铯原子(133Cs)两个超级精细能级跃迁所对应的辐射的周期T作为时间间隔基准:
1s=9192631770T
秒与这一辐射的频率的关系是
v=9192631770/s
时间与运动是密切相关的,事实上,钟表只是记录重复运动事件而已。就计时而言,我们同样可以说运动的时钟对我们静止的时钟快慢不一样,从而双胞胎之一如果作为星际飞行归来的生物年龄将发生变化。
典型时间表大小相差10^60倍
宇宙的年龄
3x10^17s
地球的年龄
1.3x10^17s
人的平均寿命
2x10^9s
1天
8.6x10^4s
典型的分子旋转周期
1x10^-12s
快速运动粒子穿越原子核的时间
3x10^-24
普朗克时间
10^-43s
真空光速以及下面两个普适物理量非常重要:
普朗克常量 h-bar=h/2π=1.054571596(82)x10^-34J·s
引力常量 G=6.673(10)x10^-11N·m^2/kg^2
这些数值具有深刻的物理意义,例如,光速的值(确切地说其他速率和它的比值)决定了相对论效应是否明显。
而普朗克常数量则与量子力学有关。
伽莫夫(Geroge Gamow)和斯坦纳德(Russell Stannard)所写的有关这方面的科普读物《物理世界奇遇记(最新版)》为我们描述了在普适常量具有不同数值的奇异世界里将是怎样的景象,值得一读。
几何上,面积是(长度)^2,就说平面对象是2维的;体积(长度)^3,就说立体的对象是三维的。实际上2、3正是要研究的量,以此来描述它们和基本量之间的关系。
比如说速度是长度/时间,我们就说速度的量纲()是(长度)^1(时间)^-1。若以L、M和T分别表示3个基本量长度、质量和时间的量纲,则速度的量纲为dim v=LT^-1。哈勃(Hubble)常量H0是
H0=50~100km·s^-1·Mpc^-1
其倒数是时间量纲:H0^-1≈10^9~10^10a(a为年的符号),这是宇观问题的时间尺度,用光速乘以这一常量,得到哈勃半径——可观察宇宙半径,量纲比起单位来更基本,它是检查方程是否正确的基本手段。
无量纲的量常常有重要的应用。例如,流体力学中雷诺(Reynold)数Re=ρvd/n就是无量纲量,它的大小可以作为运动状态的判据。另一个例子是等离子体参数T=Be^2/a,它是耦合强度的度量,事实上,www.uukanshu.com它是等离子平均势能和运动动能之比。
无量纲量可以有单位,例如,行星轨道周期变短的速率的单位是秒/世纪。两个时间单位不能约掉。在这里我们可以看到量纲和单位是有联系的,但是完全不同的两个概念
在各个不同领域,我们常常用一些特征量作为单位来使得方程无量纲化。这样的方程往往除了无量纲的变量以外只包含一些数值常数,最多还包含极少数(例如一个)由这些特征量组成的无量纲量。因此,这样的方程有较大的普遍性。
有些理论物理学家喜欢采用“自然单位”,他们把c、h-bar、me都取作1,在运算的结果中再将其恢复。我们可以用一定的量构成指定量纲的量或无量纲量。某些无量纲量,特别是用普适常量G、h-bar、c、e等构成的无量纲量,往往联结着不同领域中的效应。
用三个普适常量G、h-bar、c构造一个长度量纲的量
lg=Gαhbarβcγ
于是dimGαhbarβcγ=L
笼统地认为近似总不如严格解的观点是不可取的,正确地、巧妙地运用近似、是有经验的科学工作者的基本技能。有时候我们似乎能严格地解一些问题。实际上这可能包含着更本的近似——模型近似,所有的理论模型都是近似的,它只把主要的效应考虑在内。
例如,在粒子物理学中,重力一般都不考虑。又如,当我们用一个统一的重力加速度的时候,实际上已假定了地球是一个均匀的圆球。此外,当我们用库伦定律
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