Фізичні константи

Фізи́чна ста́ла — фізична величина, яка має незмінне значення за визначених обставин в обраній системі одиниць^[1].

Фундаментальна фізична стала (універсальна константа) — фізична стала, значення якої, визначене експериментально в обраній системі одиниць, містить інформацію про найзагальніші (фундаментальні) властивості матерії і є незмінним за будь-яких умов^[2]. Вона характеризує не окремі тіла, а фізичні властивості нашого світу в цілому. Фундаментальні фізичні константи використовують у теоретичній фізиці при математичному описі навколишнього світу. Часто сюди також відносять і деякі інші фізичні сталі, так чи інакше пов'язані з конкретними тілами.

Слово стала або константа означає, що чисельне значення цієї величини не змінюється з часом. В реальності це може бути і не так. Наприклад, в останні роки з'явилися припущення, що стала тонкої структури змінюється впродовж еволюції Всесвіту. Проте навіть якщо величини і змінюються з часом, то надзвичайно повільно, і скільки-небудь помітних змін варто чекати лише на масштабах співмірних з віком Всесвіту.

Більшість фізичних сталих є розмірнісними величинами, тільки деякі з них безрозмірнісні (величини з розмірністю одиниця). Числове значення розмірної величини залежить від вибору одиниць вимірювання. Проте числові значення безрозмірнісних констант є фундаментальнішими, оскільки вони не залежать від вибору системи одиниць.

Фундаментальні фізичні константи

Величина	Символ	Значення в системі SI	Примітки
швидкість світла у вакуумі	$c_{0}$	299 792 458 м·с⁻¹	точно
стала Планка (елементарний квант дії)	h	6,626 070 15×10⁻³⁴ Дж·с	точно
гравітаційна стала	G	6,67428(67)×10⁻¹¹ м³·кг⁻¹·с⁻²	a
абсолютний нуль	Т	0 К= -273.15 °C	точно
елементарний заряд	e	1,602 176 634×10⁻¹⁹ Кл	точно

Розмірні комбінації фундаментальних констант

Назва	Символ	Значення	Примітки
планківська маса	$m_{p}=(\hbar c/G)^{1/2}$	2,176 44(11)×10⁻⁸ кг	a
Довжина Планка	$l_{p}=(\hbar G/c^{3})^{1/2}$	1,616 252(81)×10⁻³⁵ м	a
планківський час	$t_{p}=(\hbar G/c^{5})^{1/2}$	5,391 24(27)×10⁻⁴⁴ с	a

Деякі інші константи

Назва	Позначення	Значення
Магнітна стала	$\mu _{0}$	1.2566370614×10⁻⁶ Гн·м⁻¹
Електрична константа	$\varepsilon _{0}$	8.85418783×10⁻¹² Ф/м
Прискорення вільного падіння (нормальне)	$g$	9.80665 м/с²
Гравітаційна стала	$G$	6.6720 ×10⁻¹¹ Н·м²/кг²
Стала Больцмана	$k_{B}$	1.380662× 10⁻²³ Дж/К
Нормальний атмосферний тиск	P_n	101325 Па
Стала Стефана — Больцмана	$C$	5.67× 10⁻⁸ Вт/(м²·К⁴)
Універсальна газова стала	$R$	8.31441 Дж/(К·моль)
Енергетичний еквівалент маси		8.987× 10¹⁶ Дж/(кг)
Електронвольт	eВ	1.6× 10⁻¹⁹ Дж
Об'єм одного моля ідеального газу за нормальних умов		22.415×10¹⁶ л/моль
Температурний коефіцієнт розширення ідеальних газів	$\alpha$	0.00366 (° С)⁻¹
Число Авогадро	$N_{a}$	6.022045 ×10²³ моль⁻¹
Стала Лошмідта	$N_{L}$	2.687× 10²⁰ молекул·см⁻³
Стала Фарадея (валентність 1)	$F$	96484.56 Кл/моль
Елементарний заряд (заряд електрона)	$e$	1.6021892 ×10⁻¹⁹ Кл
Відношення заряду електрона до його маси	${e \over m_{e}}$	1.76 ×10¹¹ Кл/кг
Інваріантна маса електрона	$m_{e}$	9.109534 ×10⁻³¹ кг
Інваріантна маса протона	$m_{p}$	1.6726485 ×10⁻²⁷ кг
Інваріантна маса нейтрона	$m_{n}$	1.6749543× 10⁻²⁷ кг
Інваріантна маса мюона	$m_{\mu }$	1.883× 10⁻²⁸ кг
Відношення мас протона й електрона	${m_{p} \over m_{e}}$	1836.15267261(85)
Атомна одиниця маси	а.о.м.	1.6605655(86) ×10⁻²⁷ кг
Класичний радіус електрона	$r_{e}$	2.817938× 10⁻¹⁵ м
Маса атома водню	$1_{H}$	1.007825036 а.о.м.
Відношення маси протона до маси електрона	${m_{p} \over m_{e}}$	1836.15152(70)
Стала Рідберга	$R_{\infty }$	10973731.77 м⁻¹
Об'єм одного моля ідеального газу при нормальних умовах (101,3 кПа, 0 °C)	$V_{m}$	22.41383×10⁻³ м³/моль

Див. також

Примітки

↑ ДСТУ 3651.2-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення.
↑ ДСТУ ISO 80000-1:2016 Величини та одиниці. Частина 1. Загальні положення (ISO 80000-1:2009; ISO 80000-1:2009/Cor.1:2011, IDT)

Джерела

Фундаментальные физические константы // Физическая энциклопедия, т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — С. 381-383.
Владленова І. В. Фундаментальні фізичні константи: онто-антропологічний смисл // Вестник НТУ «ХПИ», Філософія № 26, 2009. — С. 13-20. — ISSN 2079-0783.

Посилання

[DSTU3651-1] ДСТУ 3651.2-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення.

[DSTUISO-2] ДСТУ ISO 80000-1:2016 Величини та одиниці. Частина 1. Загальні положення (ISO 80000-1:2009; ISO 80000-1:2009/Cor.1:2011, IDT)

[1]

[2]