Kivisiä yksiköitä

Kiviyksiköt - fysiikassa ne muodostavat yksikköjärjestelmän , joka on nimetty irlantilaisen fyysikon George Johnston Stoneyn mukaan, joka ehdotti niitä ensimmäisen kerran vuonna 1881. Ne ovat ensimmäinen historiallinen esimerkki luonnollisista yksiköistä , ts. mittayksiköt, jotka on suunniteltu siten, että tietyt fysikaaliset perusvakiot toimivat dimensioimattomina fyysisinä yksiköinä .

Yksiköt

Määrä	Ilmaisu	Arvo SI-yksiköissä
Pituus (L)	$l_{\text{S}}={\sqrt {\frac {Gk_{\text{e}}e^{2}}{c^{4}}}}$	1,3807⋅10 -36 m
Paino (M)	$m_{\text{S}}={\sqrt {\frac {k_{\text{e}}e^{2}}{G}}}$	1,8592⋅10 -9 kg
Aika (T)	$t_{\text{S}}={\sqrt {\frac {Gk_{\text{e}}e^{2}}{c^{6}}}}$	4,6054⋅10 -45 s
Sähkövaraus (Q)	$q_{\text{S}}=e\$	1,6022⋅10 -19 C

Stoneyn perusyksikköinä käyttämät vakiot ovat seuraavat: [1] [2]

$c$ on valon nopeus tyhjiössä,
$G$ on gravitaatiovakio ,
$k_{e}=1/(4\pi \varepsilon _{0})$ on Coulombin vakio ,
$e$ on perusvaraus .

Tämä tarkoittaa, että Stoney-yksiköissä kaikkien näiden vakioiden numeeriset arvot ovat yhtä suuria kuin yksi:

c=G=k_{\text{e}}=e=1.

Stoneyn perusyksiköiden joukko on samanlainen kuin Planckin yksiköissä käytetty, Planck ehdotti itsenäisesti 30 vuotta myöhemmin, mutta Planck normalisoi Planckin vakion perusvarauksen sijaan. [3] (Nykyisessä käytössä Planckin yksiköillä tarkoitetaan pelkistetyn Planck-vakion normalisoimista Planck-vakion sijaan.) Stoney-yksiköissä pelkistetyn Planck-vakion numeerinen arvo on

\hbar ={\frac {1}{\alpha }}\noin 137.0359991,

missä on hienorakennevakio . Modernissa fysiikassa Planckin yksiköitä käytetään useammin kuin Stony-yksiköitä, erityisesti kvanttigravitaatiossa (mukaan lukien merkkijonoteoria ). Harvoin Planck-yksiköitä kutsutaan Planck-Stoney-yksiköiksi. [3] $\alpha$

Historia

George Stoney oli yksi ensimmäisistä tutkijoista, joka ymmärsi, että sähkövaraus on kvantisoitu; tästä kvantisoinnista ja kolmesta muusta vakiosta, jota hän piti universaaleina (nopeus sähkömagnetismista ja kertoimet sähköstaattisissa ja gravitaatiovoimayhtälöissä), hän johti yksiköt, jotka on nyt nimetty hänen mukaansa. [4] [5] James G. O'Hara [6] huomautti vuonna 1974, että Stoneyn arvio yksikkövarauksesta , 10-20 ampeerisekuntia , oli 1⁄16 elektronin nykyisestä varauksesta. Syynä on se, että Stoney käytti likimääräistä arvoa 1018 kaasun kuutiomillimetrissä olevien molekyylien lukumäärälle normaalilämpötilassa ja -paineessa . Käyttämällä Avogadro-vakion nykyarvoja 6,02214⋅10 23 mol -1 ja grammamolekyylin tilavuudelle ( standardiolosuhteissa ) 22,4146⋅10 6 mm 3 , nykyarvo on 2,687⋅10 16 10:n sijaan. 18 Stoney.

Stoney-yksiköt ja Planck-yksiköt

Stoneyn pituus ja energia, joita kutsutaan yhteisesti Stoney-asteikoksi , eivät ole kovin kaukana Planckin pituudesta, energiasta ja mittakaavasta. Stoneyn asteikko ja Planckin asteikko ovat pituus- ja energiaasteikkoja, joilla kvanttiprosessit ja painovoima esiintyvät yhdessä. Näin ollen näissä mittakaavassa tarvitaan yhtenäistä fysiikan teoriaa . Ainoa merkittävä yritys rakentaa tällainen teoria Stoneyn asteikon perusteella oli G. Weylin yritys , joka yhdisti latauksen gravitaatioyksikön Stoneyn pituuteen [7] [8] [9] ja ilmeisesti inspiroi Diracia. ihastua suurien lukujen hypoteesiin . [10] Sen jälkeen Stoney-asteikko on suurelta osin jätetty huomiotta modernin fysiikan kehityksessä, vaikka siitä keskustellaan edelleen ajoittain. [11] [12]

Alaviitteet

↑ Antrooppinen kosmologinen periaate , Barrow ja Tipler, s . 291 . Haettu 12. heinäkuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 12. heinäkuuta 2022. (määrätön)
↑ Astrofysiikka, kellot ja perusvakiot, Karshenboim ja Peik, s . 79 . Haettu 12. heinäkuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 12. heinäkuuta 2022. (määrätön)
↑ 1 2 Avaruus: tieteessä, taiteessa ja yhteiskunnassa, Penz, Radick, Howell, s . 191 . Haettu 12. heinäkuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 12. heinäkuuta 2022. (määrätön)
↑ Stoney G. On The Physical Units of Nature, Phil.Mag. 11 , 381–391, 1881
↑ G. Johnstone Stoney , On The Physical Units of Nature Arkistoitu 12. heinäkuuta 2022, Wayback Machine , The Scientific Proceedings of the Royal Dublin Society, 3 , 51–60, 1883. Haettu 28.11.2010.
↑ JG O'Hara (1993). George Johnstone Stoney and the Conceptual Discovery of the Electron, Occasional Papers in Science and Technology, Royal Dublin Society 8, 5–28.
↑ K. Tomilin, "Natural System of Units", Proc. XX11 International Workshop on High Energy Physics and Field Theory, (2000) 289.
↑ H. Weyl , "Gravitation und Elekrizitaet", Koniglich Preussische Akademie der Wissenschaften (1918) 465–78
↑ H. Weyl , "Eine Neue Erweiterung der Relativitaetstheorie", Annalen der Physik 59 (1919) 101–3.
↑ G. Gorelik , "Hermann Weyl and Large Numbers in Relativist Cosmology", Einstein Studies in Russia, (toim. Y. Balashov ja V. Vizgin), Birkhaeuser. (2002).
↑ M. Castans ja J. Belinchon (1998). "Planckin absoluuttisten yksikköjen järjestelmän laajennus", esipainos: fysiikka/9811018
↑ Jean-Philippe Uzan (2011), Varying Constants, Gravitation and Cosmology , Living Rev. suhteellinen. V. 14 (1): 15–16, PMID 28179829 , DOI 10.12942/lrr-2011-2