Фундаментальныя фізічныя пастаянныя

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці

Фундаментальныя фізічныя пастаянныя — сталыя, якія ўваходзяць у ўраўненні, якія апісваюць фундаментальныя законы прыроды і ўласцівасці матэрыі. [1] Фундаментальныя фізічныя пастаянныя ўзнікаюць у тэарэтычных мадэлях назіраных з'яў у выглядзе універсальных каэфіцыентаў ў адпаведных матэматычных выразах.

Слова «пастаянная» у фізіцы ўжываецца ў дваякаму сэнсе:

  • колькаснае значэнне некаторай велічыні наогул не залежыць ад якіх-небудзь знешніх параметраў і не змяняецца з часам,
  • змена колькаснага значэння некаторай велічыні неістотна для разгляданай задачы.

Напрыклад, у нябеснай механіцы геліяцэнтрычная пастаянная лічыцца пастаяннай, хоць яна памяншаецца з памяншэннем масы Сонца, аднак гэта змена неістотна для касмічных палётаў. Таксама ў фізіцы высокіх энергій пастаянная тонкай структуры, якая характарызуе інтэнсіўнасць электрамагнітнага ўзаемадзеяння, расце з ростам перададзенага імпульсу (на малых адлегласцях), аднак яе змяненне неістотнае для шырокага кола звычайных з'яў, напрыклад, для спектраскапіі.

Фізічныя пастаянныя дзеляцца на дзве асноўныя групы - размерныя і безразмерныя пастаянныя. Лікавыя значэнні размерных пастаянных залежаць ад выбару адзінак вымярэння. Лікавыя значэнні безразмерных пастаянных не залежаць ад сістэм адзінак і павінны вызначацца чыста матэматычна ў рамках адзінай тэорыі. Сярод размерных фізічных пастаянных варта вылучаць канстанты, якія не ўтвараюць паміж сабой безразмерных камбінацый, іх максімальны лік роўны ліку асноўных адзінак вымярэння - гэта і ёсць уласна фундаментальныя фізічныя пастаянныя (хуткасць святла, пастаянная Планка і інш.) Усе астатнія размерные фізічныя пастаянныя зводзяцца да камбінацый безразмерных пастаянных і фундаментальных размерных пастаянных. З пункту гледжання фундаментальных канстант эвалюцыя фізічнай карціны свету — гэта пераход ад фізікі без фундаментальных канстант (класічная фізіка) да фізікі з фундаментальнымі канстантамі (сучасная фізіка). Класічная фізіка пры гэтым захоўвае сваё значэнне як лімітавы выпадак сучаснай фізікі, калі характэрныя параметры доследных з'яў далёкія ад фундаментальных пастаянных.

Хуткасць святла з'явілася яшчэ ў класічнай фізіцы ў XVII ст., Але тады яна не гуляла фундаментальнай ролі. Фундаментальны статус хуткасць святла набыла пасля стварэння электрадынамікі Дж. К. Максвелом і спецыяльнай тэорыі адноснасці А. Эйнштэйнам (1905). Пасля стварэння квантавай механікі (1926) фундаментальны статус набыла пастаянная Планка h, уведзеная М. Планкам ў 1899 г. як размерны каэфіцыент у законе цеплавога выпраменьвання. Да фундаментальных пастаянных таксама шэраг навукоўцаў адносіць гравітацыйную пастаянную G, пастаянную Больцмана k, элементарны зарад e (або пастаянную тонкай структуры \alpha) і касмалагічную канстанту \Lambda. Фундаментальныя фізічныя пастаянныя з'яўляюцца натуральнымі маштабамі фізічных велічынь, пераход да іх у якасці адзінак вымярэння ляжыць у аснове пабудовы натуральнай (планкаўскай) сістэмы адзінак. Да фундаментальных пастаянных у сілу гістарычнай традыцыі таксама адносяць і некаторыя іншыя фізічныя пастаянныя, звязаныя з канкрэтнымі целамі (напрыклад, масы элементарных часціц), аднак гэтыя пастаянныя павінны згодна з сучасным уяўленням нейкім пакуль невядомым чынам выводзіцца з больш фундаментальнага маштабу масы (энергіі) - так званы вакуумнага сярэдняга поля Хігса.

Фундаментальныя фізічныя пастаянныя[2][правіць | правіць зыходнік]

Велічыня Сімвал Значэнне Заўв.
хуткасць святла у вакууме \ c 299 792 458 м·с−1 дакладна
гравітацыйная пастаянная \ G 6,673 84(80)×10−11 м3·кг−1·с−2 a
пастаянная Планка (элементарны квант дзеяння) \ h 6,626 069 57(29)×10−34 Дж·с a
пастаянная Планка (прыведзеная) \hbar = h/2\pi 1,054 571 726(47)×10−34 Дж·с a
элементарны электрычны зарад \ e 1,602 176 565(35)×10−19 Кл a
пастаянная Больцмана \ k 1,380 6488(13)×10−23 Дж·К−1 a

Планкаўскія велічыні (размерныя камбінацыі пастаянных c, G, h, k)[правіць | правіць зыходнік]

Назва Сімвал Значэнне Заўв.
планкаўская маса m_p = (\hbar c / G)^{1/2} 2,176 44(11)×10−8 кг a
планкаўская даўжыня l_p = (\hbar G / c^3)^{1/2} 1,616 252(81)×10−35 м a
планкаўскі час t_p = (\hbar G /c^5)^{1/2} 5,391 24(27)×10−44 с a
планкаўская тэмпература T_p = \frac{1}{k} (\hbar c^5 / G)^{1/2} 1.416785(71) ×1032 K a

Пастаянныя, якія злучаюць розныя сістэмы адзінак[правіць | правіць зыходнік]

Назва Сімвал Значэнне Заўв.
пастаянная тонкай структуры \alpha = e^2 /4 \pi \varepsilon_0 \hbar c (система СИ) 7,297 352 5376(50)×10−3 a
\alpha^{-1} 137,035 999 679(94) a
электрычная пастаянная \varepsilon_0 = 1/(\mu_0 c^2) 8,854 187 817 620… ×10−12 Ф·м−1 дакладна
атамная адзінка масы \ m_u = 1 а. а. м. 1,660 538 782(83)×10−27 кг a
лік Авагадро \ L, N_A 6,022 141 29(27)×1023 моль−1[3] a

Некаторыя іншыя фізічныя пастаянныя[правіць | правіць зыходнік]

Назва Сімвал Значэнне Заўв.
маса электрона \ m_e 9,109 382 15(45)×10−31 кг a
маса пратона \ m_p 1,672 621 637(83)×10−27 кг a
маса нейтрона \ m_n 1,674 927 211(84)×10−27 кг a
пастаянная Фарадэя \ F = N_A e 96 485,3399(24) Кл·моль−1 a
універсальная газавая пастаянная \ R = k N_A 8,314 472(15) Дж·К−1·моль−1 a
уздельны малярны аб'ём ідэальнага газа (пры 273,15 К, 101,325 кПа) \ V_m 22,413 996(39)×10−3 м³·моль−1 a
стандартны атмасферны ціск atm 101 325 Па дакладна
бораўскі радыус a_0 = \alpha/(4 \pi R_\infin) 0,529 177 208 59(36)×10−10 м a
энергія Хартры E_h = 2 R_\infin h c 4,359 743 94(22)×10−18 Дж a
пастаянная Рыдберга R_\infin = \alpha^2 m_e c / 2h 1,097 373 156 853 9(55)×107 м−1 a
магнетон Бора \mu_B = e\hbar / 2m_e 927,400 915(23)×10−26 Дж·Тл−1 a
магнітны момант электрона \mu_e −928,476 377(23)×10−26 Дж·Тл−1 a
g-фактар свабоднага электрона g_e=2 \mu_e/\mu_B 2,002 319 304 362 2(15) a
ядзерны магнетон \mu_N 5,050 783 24(13)×10−27 Дж·Тл−1 a
магнітны момант пратона \mu_p 1,410 606 662(37)×10−26 Дж·Тл−1 a
гирамагнітная адносіна пратона \gamma_p = 2\mu_p/\hbar 2,675 222 099(70)×108 с−1·Тл−1 a
першая радыяцыйная пастаянная c_1 = 2\pi h c^2 3,741 771 18(19)×10−16 Вт·м² a
другая радыяцыйная пастаянная c_2=hc/k 1,438 7752(25)×10−2 м·К a
Пастаянная Стэфана — Больцмана \sigma = (\pi^2/60) k^4/\hbar^3 c^2 5,670 400(40)×10−8 Вт·м−2·К−4 a
пастаянная Віна b = c_2/4,965114231... 2,8977685(51)×10−3м·К а
паскарэнне свабоднага падзення на паверхні Зямлі g_n 9,806 65 м·с−2 a
Тэмпература патройнага пункту вады T_0 273,16 K (дакладна) a

Зноскі

  1. Фундаментальные физические константы // Физическая энциклопедия, т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, с. 381—383.
  2. CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants
  3. Avogadro constant — CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]