Srovnání systému jednotek
Sir Oliver Lodge (1919)
“Changing the units does not affect the velocity
of light. Whether you say light travels at 186,000
miles a second or whether you say it is so many
inches an hour makes no difference to the
velocity. An algebraic symbol ought to represent
the thing itself, not a mere number of units.
Altering the numerical specifications — which is
what you do by altering units — means no
difference to the thing itself.”
Systémy jednotek
Imperiální Přirozené soustavy
jednotek
ESU
SICGS
EMU
Gaussova soustava
Metrický
Imperiální jednotky
USA, Barma/Myanmar, Libérie
Metrický systém
1586 - Simon Stevin - De Thiende
“zavedení desítkových hmotností, vah a platidel ja pouze
otázka času”
1668 - John Wilkins - An Essay towards a Real
Character and a Philoshophical Language
kyvadlo, které mělo periodu 1 sekundu, mělo být základem
pro jednotkovou délku
1670 - Gabriel Mouton
zavedení milliaru - (minuta oblouku poledníku) po dělení 10
další jednotky (centuria, decuria, virga, virula, decima,
centesima a millesima)
1789 - Francouzská revoluce - “Výbor
pro míry a váhy” (Laplace, Legendre,
Lavoisier...)
(7. duben 1795) 5 základních
jednotek:
mètre, are (100 m2), stère (1 m3), litre
(1 dm3), gramme
Pouze několik předpon (milli, myria -
desetitisícina)
Francie oficiálně přešla na metrický
systém v roce 1799
1875 - 2/3 Evropy používá metrický systém
Ve stejném roce “Convention du Métre”
MKS systém (metr-kilogram-sekunda)
1893 - definice Ampéru a Ohmu pomocí
MKS.
1901 - Giorgi - MKSC, MKSA systémy
SI
Le Système international d'unités
1954
Definice jednotek
● metr - délka, kterou urazí světlo
ve vakuu za 1/299 792 458 s
(1793) - 10-8 poledníku, který
prochází Paříží, Severním
pólem a přes rovník
● kilogram - prototyp kilogramu
1793(hmotnost kubického
decimetru čisté vody při teplotě
tuhnutí)
Definice jednotek
● sekunda - doba trvání 9 192 631 770 period záření, které
odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné
struktury základního stavu atomu 133Cs.
(středověk) - 1/86400 dne
● ampér - Ampér je stálý elektrický proud, který při průchodu
dvěma přímými rovnoběžnými nekonečně dlouhými vodiči
zanedbatelného kruhového průřezu umístěnými ve vakuu ve
vzájemné vzdálenosti 1 metr vyvolá mezi nimi stálou sílu o
velikosti 2·10−7 newtonu na 1 metr délky vodiče.
(1881) - 1/10 abA
Definice jednotek
● kelvin - 1/273.16 trojného bodu vody
● mol - Množství látky, které obsahuje tolik
elementárních částic jako 0.012 kg atomu 12C
● kandela - svítivost světelného zdroje, který v daném
směru emituje (vyzařuje) monochromatické záření o
frekvenci 540*1012 hertzů a jehož zářivost (zářivá
intenzita) v tomto směru činí 1/683 wattů na jeden
steradián.
CGS
gal - Galileo, dyne - dynamis, erg - ergon (řecky práce), barye barus
(franc. těžký), Poise - fyzik Poiseuille, Stokes - Irský fyzik,
Kayser - německý fyzik
ESU
Electrostatic system of units
kc = 1
“two equal point charges spaced 1 centimetre apart are said to be of 1
franklin each if the electrostatic force between them is 1 dyne”
(SI) (ESU)
Jednotka náboje:
ESU
Millikanovo měření náboje
e = 4.777 * 10-10 esu
● Dnešní hodnota
● e = 4.803 * 10-10 esu = 1.602 * 10-19 C
EMU
“The biot is that constant current which, if maintained in two straight
parallel conductors of infinite length, of negligible circular
cross-section, and placed one centimetre apart in vacuum, would
produce between these conductors a force equal to two dynes per
centimetre of length.”
Předpona ab-
ESU + EMU => Gauss
Konstanty v CGS
SI vs Gauss
Lorentz-Heavisidovy
jednotky
(G)
(HL)
(G)(HL)
V Maxwellových rovnicích zůstává c
Přirozené soustavy
jednotek
Na základě univerzálních fyzikálních
konstant.
George Gamow: Pan Tomkins v říši divů
Stoneyho jednotky 1874
“Nature presents us with three such units: and
that if we take these as our fundamental units
instead of choosing them arbitrarily, we shall
bring our quantitative expessions into a more
convenient and doubtless into a more intimate
relation with Nature as it actually exists”
Planckovy jednotky
...ihre Bedeutung für alle Zeiten und für alle, auch außerirdische und außermenschliche
Kulturen notwendig behalten und welche daher als »natürliche Maßeinheiten« bezeichnet
werden können...
...These necessarily retain their meaning for all times and for all civilizations, even
extraterrestrial and non-human ones, and can therefore be designated as "natural units"...
G = ħ = c = (4πε0
)−1
= k = 1
ħ
Hartreeovy atomové jednotky
me = e = ħ = 1/4πε0 = 1
Rydbergovy atomové jednotky
2me = e2/2 = ħ = 1/4πε0 = 1
Výhody a nevýhody
přirozených soustav
+ zjednodušené rovnice
+ fyzikální interpretace
+ žádné prototypy
- méně přesné měření
- rozporuplnost