有哪些物理学上的事实,没有一定物理学知识的人不会相信?
发布时间:
2025-04-27 11:27
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静电力常量是一个无误差常数。
高二的我准备学考的时候,这个事实震碎了我的三观。
当时的想法是,无论如何精确地测量总会有实验误差,怎么能说静电力常量是准确值呢?后来才知道,现代物理学中的静电力常量不是测出来的,而是麦克斯韦通过理论的计算求出来的。
再后来看到大学物理课本的附录上,下面这些物理量的相对标准不确定度是“精确”二字时,才发现原来有这么多无误差常数。
物理量 | 数值 | 单位 |
---|---|---|
真空中的光速 | 299 792 458 | m·s^(-1) |
普朗克常量 | 6.626 070 15×10^(-34) | J·s |
约化普朗克常量 | 1.054 571 817…×10^(-34) | J·s |
元电荷 | 1.602 176 634×10^(-19) | C |
阿伏伽德罗常量 | 6.022 140 76×10^23 | mol^(-1) |
玻尔兹曼常量 | 1.380 649×10^(-23) | J·K^(-1) |
摩尔气体常量 | 8.314 462 618… | J·mol^(-1)·K^(-1) |
标况下理想气体的摩尔体积 | 22.413 969 54…×10^(-3) | m^3·mol^(-1) |
斯特藩—玻尔兹曼常量 | 5.670 374 419…×10^(-8) | W·m^(-2)·K^(-4) |
维恩位移定律常量 | 2.897 771 955×10^(-3) | m·K |
例如,第17届国际计量大会(1983)规定1米是光在真空中1/299 792 458s时间间隔内所经过路径的长度,于是光速的数值当然是准确值。
又如,第26届国际计量大会(2018)规定:
从2019年5月20日(世界计量日)起,千克采用普朗克常数h的固定数值6.626 070 15×10^(-34)J·s来定义,所以普朗克常量和约化普朗克常量当然也是准确值。
1安培是1s内(1/1.602176634)×10^19个电子移动所产生的电流强度,2019年5月20日起正式生效,那么元电荷就是准确值了(更新:这样的话静电力常量就不是准确值了)。
1摩尔被定义为精确包含6.02214076×10^23个原子或分子等基本单元的系统的物质的量,这使得阿伏伽德罗常量也是准确值。
1开尔文定义为“对应玻尔兹曼常数为1.380649×10^(-23)J/K的热力学温度”,从而玻尔兹曼常量和摩尔气体常量也成为了准确值。再根据理想气体状态方程,标况下的理想气体摩尔体积也是准确值。
而在这之前,学校老版本大物课本附录只有以下三个量是准确值:
物理量 | 数值 | 单位 |
---|---|---|
真空中的光速 | 299 792 458 | m·s^(-1) |
真空磁导率 | 4π×10^(-7) | N·A^(-2) |
真空电容率 | 8.854 187 817…×10^(-12) | F·m^(-1) |
除了真空中的光速以外,第一个表格中的物理量在标准修改之前都是有不确定度的。
END