测量方法

王朝百科·作者佚名  2010-04-17
窄屏简体版  字體: |||超大  

定义:基于绝对时间和欧几里德空间假设的理论称为经典物理,或牛顿物理。从这个定义,我们就可以看出经典物理的基本假设:

1.时间是绝对的,其含义是时间流逝的速率与空间位置和物体的速率无关;

2.空间是欧几里德的,也就是说欧几里德几何的假设和定律对空间是成立的;

3.经典物理的第三个假设,就是质点的运动可以用位置作为时间的函数来描述。

值得一提的是,时间的绝对性和空间的欧几里德性完全是经验定律,也就是说只能从日常的观察和试验来验证,而不能从更基本的定律来证明。另外对于空间来说,比欧几里德性更基本也更重要的性质是空间是三维的,这一点与我们描述空间的位置需要也只需要三个坐标(不论采用什么坐标系)有内在的密切的关系。

根据爱因斯坦的相对论,时间是相对的,空间也不是欧几里德的,但是绝对时间和欧几里德空间对低速运动(相对于光速)和宏观世界是一个很好的近似,在相当高的精度上是正确的。因此在经典物理中使用这样的假设是合理的。

根据第三个假设,如果我们知道质点的位置作为时间的函数,而且我们知道了质点的质量,那么我们就知道了所能知道的关于这个质点的一切知识,由此可见,经典物理的任务就是找出质点的位置随时间变化的函数。

物理学的基本单位

在国际单位制中,物理学中有三个基本单位,就是长度米(L),时间秒(S)和质量千克(Kg)。所有其他物理学中的单位都可以用这三个基本单位来表示或导出。

米的定义(1983):The meter is the length of path traveled by a light wave in vacuum in a time interval of 1/299,792,456 second. 米的标准其实也经过了一系列的沿革,最初是定义地球的经过两极的周长是4E7米;然后为了精确和方便,用一条铂铱合金棒上两个刻线之间的长度;为了更精确,使用氪原子发出的黄光的波长作为长度的标准;最后用光速为标准,和相对论保持一致,因为在相对论中光速是不变的。

秒的定义:The second is defined as the time needed for 9,192,631,770 vibrations of cesium atoms. 秒的定义来源于人们对两个太阳日之间时间的计时,最后采用了原子钟的单位,达到了足够的精确度。

千克的定义:目前还没有原子标准,只有一个标准质量(cylinder of platinum-iridium)保存在Bureau Internatinal des Poides et Musures.

本质上,三个基本单位总是足够的,因为在物理上总是将世界的所有复杂的性质简化为质点的性质。当面对复杂的物理量的时候,例如电荷,物理学家总是会问这个量会如果影响质点。而质点可以用位置作为时间的函数加上质量完全地描述,需要三个也只需要三个单位。

物理量纲

质量、长度和时间的量纲可以分别表示为[Kg],[L],和[S]。所有的导出单位的量纲都可以用这三个基本单位的量纲的组合来表示,比如密度的单位用基本单位便是是Kg/L3,则其量纲为[Kg]/[L]3。量纲和量纲分析在物理公式的推导中非常重要。如果公式两边的量纲不一样,则这个公式一定有错误;但是如果公式两边的量纲一样,并不一定说这个公式就是正确的。

测量和有效数字

实验物理中至关重要的一点是:任何测量,如果没有误差的任何知识,则这个测量是毫无意义的。Any measurement is meaningless without any knowledge of its uncertainty. 测量的结果要表示成x±y的形式,其中y就是误差。在计算中,结果的有效数字不能多于参加计算的有效数字,否则多出来的数字是没有任何意义的。对于近似,通常采用向上近似法,比如1.35要近似为1.4,这样可以减少误差。

关于宇宙中物体的尺寸

在考察宇宙中存在的时间、空间、和质量的时候,会发现其中存在着一些重要的巧合。宇宙中最长的对象的长度和最短的对象的长度之比是1040,而宇宙中最长的时间和最短的时间之比是1040,但是宇宙中最大的质量和最小的质量之比是(1040)2。目前还不知道这些数据是否暗示了宇宙物理与基本粒子物理之间存在着某种联系。

很讨厌这样的假设,无法从最基本的原理推导出来,但是却是整个经典物理的基础,好在也不难记,靠每个人的日常经验就可以了

 
 
 
免责声明:本文为网络用户发布,其观点仅代表作者个人观点,与本站无关,本站仅提供信息存储服务。文中陈述内容未经本站证实,其真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
 
 
© 2005- 王朝網路 版權所有 導航