ЕСТЕСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ

ЕСТЕСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ

       

системы, в к-рых за основные ед. приняты фундам. физические константы, такие, напр., как гравитац. постоянная G, скорость света в вакууме с, постоянная Планка h, постоянная Больцмана k, число Авогадро NА, заряд эл-на е, масса покоя эл-на me. Размер основных ед. в Е. с. е. определяется явлениями природы; этим естеств. системы принципиально отличаются от др. систем ед., в к-рых выбор ед. обусловлен требованиями практики измерений. По идее нем. физика М. Планка, впервые (1906) предложившего Е. с. е. с основными ед. h, с, G, k, она была бы независима от земных условий и пригодна для любых времён и мест Вселенной. Предложен целый ряд других Е. с. е. (Льюиса Хартри, Дирака и др.). Для Е. с. е. характерны чрезвычайно малые ед. длины, массы и времени (напр., в системе Планка соотв. 4,03•10-35 м, 5,42X10-8 кг и 1,34•10-43 с) и, наоборот, громадные размеры ед. темп-ры (3,63X1032 К). Вследствие этого Е. с. е. неудобны для практич. измерений; кроме того, точность воспроизведения ед. на неск. порядков ниже, чем основных ед. Междунар. системы (СИ). Однако в теор. физике применение Е. с. е. позволяет упростить уравнения и даёт некоторые др. преимущества (напр., Хартри система единиц позволяет упростить запись уравнений квантовой механики).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

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 N_A 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 Е. с. е. Планка принято ; она названа в честь М. Планка (М. Planck), к-рый впервыеуказал 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 r_g=2GM/c², также связанным с массой М. В планковской системе единиц за единицу длины L_p берётся ср. геометрическое -₀ и r_g

к-рое не зависит от масс. Др. способ введения Е. с. е. состоит в определении планковской единицы массы М _р 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 Q_p=(hc)^1/2 = l,8756.10^-8 Кл и сопротивления R _р=1/с=29,98 Ом. Точность единиц ограничивается точностью, с к-рой определена гравитац. постоянная G=6,6745 (b0,0008) .10^-11 м ³ кг ^-1c^-2.В теории электрослабого взаимодействия используется система, в к-рой единица длины L_F 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. Лит.: Бете Г., Солпитер Э., Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами, пер. с англ., М., I960. Я. А. Смородинский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.