Kamenné jednotky

Stoney jednotky - ve fyzice tvoří systém jednotek pojmenovaných po irském fyzikovi George Johnston Stoney , který je poprvé navrhl v roce 1881. Jsou prvním historickým příkladem přírodních celků , tzn. jednotky měření navržené tak, že určité základní fyzikální konstanty slouží jako bezrozměrné fyzikální jednotky .

Jednotky

Množství	Výraz	Hodnota v jednotkách SI
Délka (L)	$l_{\text{S}}={\sqrt {\frac {Gk_{\text{e}}e^{2}}{c^{4}}}}$	1,3807⋅10 -36 m
Hmotnost (M)	$m_{\text{S}}={\sqrt {\frac {k_{\text{e}}e^{2}}{G}}}$	1,8592⋅10 -9 kg
čas (T)	$t_{\text{S}}={\sqrt {\frac {Gk_{\text{e}}e^{2}}{c^{6}}}}$	4,6054⋅10 -45 s
Elektrický náboj (Q)	$q_{\text{S}}=e\$	1,6022⋅10 -19 C

Sada konstant, které Stoney použil jako základní jednotky, je následující: [1] [2]

$C$ je rychlost světla ve vakuu,
$G$ je gravitační konstanta ,
$k_{e}=1/(4\pi \varepsilon _{0})$ je Coulombova konstanta ,
$E$ je elementární náboj .

To znamená, že ve Stoneyho jednotkách jsou číselné hodnoty všech těchto konstant rovny jedné:

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

Stoneyho soubor základních jednotek je podobný tomu používanému v Planckových jednotkách , navržených Planckem nezávisle o třicet let později, ale Planck normalizoval Planckovu konstantu místo elementárního náboje. [3] (V moderním použití se Planckovými jednotkami rozumí normalizace redukované Planckovy konstanty místo Planckovy konstanty.) Ve Stoneyho jednotkách je číselná hodnota redukované Planckovy konstanty

\hbar ={\frac {1}{\alpha }}\cca 137,0359991,

kde je konstanta jemné struktury . V moderní fyzice se Planckovy jednotky používají častěji než jednotky Stony, zejména v kvantové gravitaci (včetně teorie strun ). Vzácně jsou jednotky Planck označovány jako jednotky Planck-Stoney. [3] $\alpha$

Historie

George Stoney byl jedním z prvních vědců, kteří pochopili, že elektrický náboj je kvantován; z této kvantizace a tří dalších konstant, které považoval za univerzální (rychlost z elektromagnetismu a koeficienty v rovnicích elektrostatické a gravitační síly), odvodil jednotky, které jsou nyní po něm pojmenovány. [4] [5] James G. O'Hara [6] v roce 1974 poukázal na to, že Stoneyho odhad jednotkového náboje , 10-20 ampér-sekund, byl 1 ⁄ 16 aktuálního náboje elektronu. Důvodem je, že Stoney použil přibližnou hodnotu 1018 pro počet molekul přítomných v jednom krychlovém milimetru plynu při standardní teplotě a tlaku . Při použití moderních hodnot Avogadroovy konstanty 6,02214⋅10 23 mol -1 a pro objem grammolekuly (za standardních podmínek ) 22,4146⋅10 6 mm 3 je moderní hodnota 2,687⋅10 16 místo 10 18 Stoney.

Kamenné jednotky a Planckovy jednotky

Stoneyho délka a energie, souhrnně označované jako Stoneyho stupnice , nejsou až tak daleko od Planckovy délky, energie a měřítka. Stoneyho a Planckova stupnice jsou délkové a energetické stupnice, na kterých společně probíhají kvantové procesy a gravitace. Na těchto měřítcích je tedy vyžadována jednotná teorie fyziky. Jediným pozoruhodným pokusem vybudovat takovou teorii na základě Stoneyho stupnice byl pokus G. Weyla , který spojil gravitační jednotku náboje se Stoneyho délkou [7] [8] [9] a zřejmě inspiroval Diraca. nechat se unést hypotézou velkých čísel . [10] Od té doby byla Stoneyho stupnice ve vývoji moderní fyziky z velké části ignorována, i když se o ní stále čas od času diskutuje. [11] [12]

Poznámky pod čarou

↑ Antropický kosmologický princip , Barrow a Tipler, str . 291 . Získáno 12. července 2022. Archivováno z originálu dne 12. července 2022. (neurčitý)
↑ Astrofyzika, hodiny a základní konstanty, Karshenboim a Peik, str . 79 . Získáno 12. července 2022. Archivováno z originálu dne 12. července 2022. (neurčitý)
↑ 1 2 Prostor: ve vědě, umění a společnosti, Penz, Radick, Howell, str. 191 . Získáno 12. července 2022. Archivováno z originálu dne 12. července 2022. (neurčitý)
↑ Stoney G. O fyzikálních jednotkách přírody, Phil.Mag. 11 , 381–391, 1881
↑ G. Johnstone Stoney , On The Physical Units of Nature Archived 12. července 2022 na Wayback Machine , The Scientific Proceedings of the Royal Dublin Society, 3 , 51–60, 1883. Retrieved 2010-11-28.
↑ 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, "Přirozený systém jednotek", Proc. z 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 a velká čísla v relativistické kosmologii", Einsteinovy studie v Rusku, (ed. Y. Balashov a V. Vizgin), Birkhaeuser. (2002).
↑ M. Castans a J. Belinchon (1998). "Zvětšení Planckovy soustavy absolutních jednotek", předtisk: fyzika/9811018
↑ Jean-Philippe Uzan (2011), Proměnlivé konstanty, gravitace a kosmologie , Living Rev. relativní. V. 14 (1): 15–16, PMID 28179829 , DOI 10.12942/lrr-2011-2