除了光速外,神奇的自然規則中還有哪些物理常數

2020-12-05 科學探討

玻爾茲曼常數k其實是由其他常數定義而來的，即理想氣體常數R與阿伏加德羅常數NA的比值，所以這個常數並不能算作一個基本常數。儘管如此，正如題主所言，玻爾茲曼常數有著重要的物理意義。

在定義玻爾茲曼常數的常數中，理想氣體常是理想氣體狀態方程中的常數，它與氣體的種類沒有關係，其大小約為8.314 J/mol/K。阿伏加德羅常數能夠把宏觀的物質的量與微觀的粒子數結合起來，其大小約為6.022×10^23 /mol。

類似玻爾茲曼常數這樣由其他基本常數定義而來的常數還有斯特藩-玻爾茲曼常數σ，定義它的常數包括圓周率、玻爾茲曼常數、普朗克常數以及光速。這個常數源自黑體輻射，根據斯特藩-玻爾茲曼定律，黑體輻的輻射功率與溫度（開氏溫標）的四次方成正比，其大小約為5.670×10^-8 W/m^2/K^4。

說到自然科學中的其他基本常數，首先想到的是光速c，其大小為299792458 m/s，這個數值是人為定義的。光在真空中的行進速度始終保持不變的光速，無論觀察者從任何的參照系中進行測量都是如此，這是物理學中極為重要的發現，後來成為愛因斯坦創立狹義相對論的兩大基礎之一：光速不變原理。

萬有引力常數G是另一個十分重要的基本常數，這是用牛頓的萬有引力定律來計算引力大小的關鍵常數。此外，它也出現在愛因斯坦的引力場方程中。由於引力很弱，很難精確測出這個常數的大小，目前測得的大小約為6.674×10^-11 m^3/kg/s^2。

此外，自然科學中的基本常數還包括基本電荷e，除了夸克之外，其他帶電物體物體的電荷量都是這個常數的整數倍，比如質子帶一個正電荷。根據測量，基本電荷的大小約為1.602×10^-19 C。

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  • 光速為啥那麼快?看完更暈了……
    2013年，法國巴黎第十一大學的馬塞爾·厄班和他的同事利用量子漲落，正確地計算出了光速的數值。他們發現，真空中虛粒子的密度決定著真空介電常數和真空磁導率的大小，進而決定著光速的大小。這個結果看起來很令人滿意，但這並不能完全解開光速之謎。如果繼續問下去，仍有許多問題。例如，真空中虛粒子的密度決定著光速的話，那麼虛粒子的密度又是由誰決定的？
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    原標題：【物理探索】精細結構常數，一個讓無數物理學家為之痴迷的數。科學家測量任何物理量時，都要明確它們的單位是什麼，例如光速是300000千米每秒，但如果用英裡每秒作為單位的話就是186000英裡每秒。你的體重可以是120斤，也可以是60公斤。如果你不知道一個量的單位，知道它的大小就毫無意義——除非它是個純數字，壓根就沒有單位。
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