基礎單位
測量的基本單位(也稱為基本單位或基本單位)是用於基本數量的測量單位。基本數量是常規選擇的物理量子集之一,其中子集中沒有數量可以用其他數量表示。 SI基礎單元或Systeme International D'Unites由儀表,千克,第二,安培,開爾文,摩爾和燭台組成。
單位倍數(或單位的多個)是給定單元的整數倍數;同樣,單位減日(或單位的日下時間)是給定單位的減肥或單位分數。單位前綴是常見的base-10或base-2功率倍數和單位的倍增。
雖然基本單元是被明確指定的,但派生的單元是派生數量的單位,涉及具有不同單位的數量的組合;幾個SI派生單元是專門命名的。連貫的派生單元不涉及轉換因子。
背景
用測量的語言,物理量是世界上可量化的方面,例如時間,距離,速度,質量,溫度,能量和重量,並且單位用於描述其大小或數量。其中許多數量通過各種物理定律相互關聯,因此數量的單位通常可以表示為其他單位的權力的產物;例如,動量質量乘以速度,而速度則由時間劃分。這些關係在維度分析中進行了討論。那些可以以這種方式以基本單位表示的人稱為派生單元。
國際單位體系
在國際單元系統(SI)中,有七個基本單元:千克,儀表,燭台,第二,安培,開爾文和痣。已經定義了幾個派生單元,其中許多具有特殊的名稱和符號。
在2019年,七個SI基本單元被重新定義,該單元用七個定義常數。因此,不再需要SI基礎單元,而是由於歷史和實際原因而被保留。請參閱2019年重新定義SI基礎單元。
天然單位
一組數量的基礎維度是一組最小單元,使每個物理數量都可以用這一組表示。傳統的基本尺寸是質量,長度,時間,電荷和溫度,但原則上可以使用其他基本數量。可以使用電流代替電流,也可以使用速度代替長度。一些物理學家尚未將溫度識別為基礎維度,因為它只是表達每個粒子每次自由度的能量,這可以用能量(或質量,長度和時間)表示。達夫認為,只有無量綱的價值具有物理含義,所有維度單位都是人類的結構。
可以通過基本常數表示的物理量之間還有其他關係,在某種程度上,這是一個任意決定,是否將基本常數保留為具有維度的數量或僅將其定義為統一或無量綱數字,並將顯式基本數量減少一個。本體論問題是這些基本常數是否真的作為尺寸或無量綱數量存在。這相當於將長度與時間或理解電荷相同的長度作為質量,長度和時間的組合,這似乎不如認為溫度與能量相同的材料(以與能量相同的材料表示質量,長度和時間)。
例如,時間和距離是通過光速C , C彼此相關的,C c是一個基本常數。可以使用這種關係消除時間的基本單位或距離的基本單位。類似的考慮因素適用於Planck常數H ,該常數將能量(在質量,長度和時間方面表達的尺寸)與頻率(在時間方面表達的尺寸表達)。在理論物理學中,習慣使用C = 1和ħ = 1的此類單元(天然單元)。類似的選擇可以應用於真空介電常數ε0 。
- 可以通過將C設置為Unity(或任何其他固定的無量綱數)來消除儀表或第二個。
- 然後,可以通過將ħ設置為無量綱數來消除千克。
- 可以通過將真空介電常數ε0或基本電荷e設置為無量綱數來消除安培。
- 通過將Avogadro常數n a到1來消除痣作為基本單元。這是自然的,因為它是技術縮放常數。
- 人們可以消除開爾文,因為可以說溫度只能表達每種自由度的每個粒子的能量,這可以用能量(或質量,長度和時間)表示。另一種說法是,玻爾茲曼常數k B是技術縮放常數,可以設置為固定的無量綱數。
- 同樣,可以消除燭台,因為這是通過技術縮放常數k cd來定義的。
- 這留下一個鹼基維度和一個相關的基本單元,但是還有幾個基本常數也可以消除它 - 例如,一個可以使用G ,重力常數, m e ,電子靜息質量或λ,即宇宙常數。
首選選擇因物理領域而異。使用天然單位將每個物理數量表示為無量綱數的數量,這是由物理學家指出的,爭論不相容的基礎數量。