物理學中沒有量綱的量可以自洽的描述如今的物理學嗎?

段勇賓

答:肯定是存在的,但是要想用一個量來描述宇宙所有規律,包含的信息量肯定也是非常複雜的。


其實,在物理學領域,存在很多無量綱的量,能描述某些領域中某一類的物理規律,其中非常實用的一個,就是流體力學中的雷諾數。

1、雷諾數Re=ρvd/μ

這是研究流體運動規律的相似準則數,本身無量綱。

如果不使用雷諾數,所有流體力學現象,都需要去解複雜的流體力學方程;但是雷諾數的作用,可以把雷諾數相等或者相近的流體現象,放到一起研究。



好比一個面上的問題,我們利用雷諾數,就把這個面降維成了一條線,這種相似性歸類的技巧,在實踐當中應用很多。


2、精細結構參數

該無量綱數在理論物理學中,非常著名,甚至被稱作“上帝之數”。



描述了我們宇宙中,各種物理學規律的發展進程,隨著時間變化相當緩慢,正是因為這個常數包含的信息比較多,所以目前對它的研究很少,這個常數還存在很多未接之謎。


3、四維速度

我們平常使用的速度值,與人類定義的標準尺度有關,不具一般性;其實利用相對論,速度可以被擴展成普適的無量綱速度——即四維速度(u)。

在相對論中,時間空間是統一的,我們利用這一特點,就可以定義四維時空中的速度u:

u=dx/ds;

如果v為三維速度,那麼:

u=γ*v/c;

其中γ為洛倫茲因子。



四維速度u是個普適速度,無論外星文明如何定義標準尺度,得到四維速度都是一樣的,當然四維速度本身也是無量綱的。




物理學中這樣的量很多,每一個量都有適用範圍,如果想用一個量描述所有規律,我相信是有的,但是包含的信息量非常大,其解譯會變得困難,不具實用性。




分享到:


相關文章: