Главная Предметная область метрологии Естественные системы единиц



Естественные системы единиц

Метрология - Предметная область метрологии

При построении систем единиц физических величин давно наблюдалось стремление к выбору в качестве основных «естественных единиц». Эти единицы доступны на определенном уровне науки и техники, а их эталоны неуничтожимы. Если воспроизведение таких единиц будет достаточно точным, их стабильность во времени будет гарантирована.

При создании метрической системы («системы мер и весов», где под «мерами» понимали единицы длины, а под «весом» – единицы массы) за основу взяли длину окружности Земли. Метр был определен как 1/10000000 часть длины четверти Парижского меридиана, килограмм – как масса одного кубического дециметра воды при ее наивысшей плотности (температура воды 4 оС). Земля и вода представлялись неуничтожимыми и стабильными. 10 декабря 1799 года во Франции ввели новую («метрическую») систему единиц. Тогда же была отчеканена посвященная этому событию медаль с надписью «На все времена, для всех народов» (другой известный перевод – «Для всех времен и народов»). Главным эталоном системы была платиновая концевая мера длины (длина 1 м).

Однако правильность исходного объекта (форма Земли) оставляла желать лучшего. Кроме того, точность измерения длины исходного объекта была недостаточно высокой, в результате при повышении точности измерений следовало или менять размеры единиц или отказываться от их «естественного» происхождения. В метрической системе было принято именно последнее решение – за метр была принята длина платиновой концевой меры («метра архива»), а за килограмм – масса платиновой гири («килограмма архива»).

В физике неоднокразтно разрабатывались «естественные системы единиц», основанные на использовании для основных единиц универсальных физических постоянных (констант). М.Планк предложил систему единиц, в основу которой были положены гравитационная постоянная, скорость света, постоянная Планка и постоянная Больцмана. Хартри разработал «систему атомных единиц», в которой за основные приняты заряд электрона, масса электрона, радиус первой боровской орбиты атома водорода и постоянная Планка. В этой системе единиц уравнения ядерной физики освобождаются от лишних числовых множителей и приобретают более простой вид. Для релятивистской квантовой механики иногда пользуются системой, в которой основными единицами являются постоянная Планка, скорость света и масса какой-либо элементарной частицы (электрона или протона). В качестве четвертой единицы принимают постоянную Больцмана. Предлагались и другие «естественные системы единиц», но все они широкого распространения не получили. Основная причина ограниченного применения подобных систем в том, что точность измерений предлагаемых констант не обеспечивает требуемого уровня точности установления ряда основных и производных единиц.

В некоторых источниках говорится, что размеры единиц делают «естественные системы единиц» неудобными для практического применения, но это не очень корректный довод. В Международной системе единиц единица длины (метр) определена через скорость света, а секунда – через миллиарды периодов излучения цезия-133, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома.

Из приведенных примеров видно, что и сверхбольшие физические величины (скорость света), и сверхмалые (период излучения атома цезия-133) вполне могут быть использованы для построения удобных единиц основных величин, если только точность воспроизведений их с помощью эталонов будет достаточно высокой. Для воспроизведения основных единиц СИ используются физические константы и высокостабильные ядерные явления. Этот подход сближает «искусственные» и «естественные» системы единиц физических величин.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Учёные первооткрыватели:

Лейбниц, Готфрид Вильгельм

News image

Готфрид Вильгельм фон Лейбниц (нем. Gottfried Wilhelm von Leibniz; 21 июня (1 июля) 1646, Лейпциг, Германия — 14 ноября 1716, Га...

Гаусс, Карл Фридрих

News image

Иоганн Карл Фри дрих Га усс (нем. Johann Carl Friedrich Gauß; 30 апреля 1777, Брауншвейг — 23 февраля 1855, Гёттинген) — ...

Авторизация



Единицы измерений:

Миллиметр ртутного столба

News image

Миллиме тр рту тного столба (мм рт. ст., mm Hg) — внесистемная единица измерения давления, равная 101 325 / 76...

Месяц

News image

Месяц — единица времени, используемая в календарях, которая приблизительно равна периоду обращения Луны вокруг Земли. Традиционная концепция связана с циклом фа...

Тройская унция

News image

Тро йская у нция — единица измерения массы, равная 31,1034768 граммов. Основные сведения Название происходит от города Труа (Troyes) во Франции. Сейчас ши...

Век

News image

Век (столетие) — единица измерения времени, равная 100 годам. Десять веков составляют тысячелетие. В более узком смысле веком называют не вообще ст...

Открыватели:

Гиббс, Джозайя Уиллард

News image

Джозайя Уиллард Гиббс (англ. Josiah Willard Gibbs; 1839—1903) — американский математик, физик и физикохимик, один из создателей векторного анализа, статистической физики, математической теории термодинамики, что во...

Универсальный конвертер
Conversion Type:
Quantity:

converts to:

Construction Unit converter provided by: EcoLog Homes

Интересные факты:

Таблица Менделеева

News image

В конце августа 1875 г. в кабинет акад. Вюрца входит его ученик, молодой французский химик Лекок-де-Буабодран. н долго не решается об...

Эйнштейн и квантовая теория света

News image

Эйнштейн является одним из основателей новой, квантовой теории света и основателем теории относительности. Согласно квантовой теории свет представляет поток своеобразных ча...

О звуке

News image

Звук с давних пор считался одним из самых загадочных явлений природы. В самом деле, что порождает звук? Что заставляет его не...

Как происходит кристаллизация жидкости

News image

В настоящее время можно считать твердо установленным, что жидкость может затвердевать после ее охлаждения до температуры плавления только при наличии в ...

Атом и время

News image

Трудно себе представить более простое и вместе с тем более сложное понятие, чем время. Старая пословица говорит: «нет ничего в ми...

Ньютон и Марат о притяжении лучей света

News image

Что такое свет?— На этот вопрос Ньютон, очень много поработавший над изуче­нием световых явлений, отвечал так: свет — это поток бы...