측정기준단위

Base unit of measurement
이 기사는 측정 단위의 종류에 관한 것입니다.수론의 개념에 대해서는 기본 단위(수론)을 참조하십시오.

기본 단위(base unit) 또는 기본 단위(fundamental unit)는 기본 수량에 대해 채택되는 측정 단위입니다.기본 양은 물리량의 일반적으로 선택된 부분 집합 중 하나이며, 부분 집합 내의 어떤 양도 다른 양으로 표현될 수 없습니다.SI 기초 단위 또는 Systeme International d'unit는 미터, 킬로그램, 초, 암페어, 켈빈, 몰 및 칸델라로 구성됩니다.

단위 배수(또는 단위의 배수)는 주어진 단위의 정수 배수입니다. 마찬가지로 단위 부분 배수(또는 단위의 부분 배수)는 주어진 단위의 부분 배수 또는 단위 분율입니다.[1]단위 접두사는 일반적인 기본 10 또는 기본 2 전력 배수 및 단위의 하위 배수입니다.

기본 단위는 명시적으로 지정된 단위이지만,[2] 파생 단위는 서로 다른 단위를 가진 수량의 조합을 포함하는 파생 수량에 대한 단위입니다.[1] 여러 SI 파생 단위가 특별히 지정됩니다.일관된 유도 단위에는 변환 인자가 포함되지 않습니다.

배경

측정 언어에서 물리량은 시간, 거리, 속도, 질량, 온도, 에너지, 무게와 같은 세상의 정량화 가능한 측면이며, 그 크기나 양을 나타내기 위해 단위가 사용됩니다.이러한 양들의 대부분은 다양한 물리법칙에 의해 서로 연관되어 있으며, 결과적으로 양들의 단위는 일반적으로 다른 단위들의 거듭제곱의 곱으로 표현될 수 있습니다. 예를 들어 운동량은 질량에 속도를 곱한 반면 속도는 거리를 시간으로 나눈 것입니다.이러한 관계는 차원 분석에서 논의됩니다.이렇게 기본 단위로 표현할 수 있는 것을 파생 단위라고 합니다.

국제단위계

주요 기사 : SI 기초 단위 및 SI 유도 단위

국제단위계(SI)에는 킬로그램, 미터, 칸델라, 초, 암페어, 켈빈, 몰 등 7개의 기본 단위가 있습니다.여러 파생 단위가 정의되었으며, 많은 단위는 특별한 이름과 기호를 가지고 있습니다.

자연단위

주요 기사 : 자연단위

수량의 기본 치수 집합은 모든 물리량을 이 집합으로 표현할 수 있는 최소 단위 집합입니다.기존의 기본 치수는 질량, 길이, 시간, 전하 및 온도이지만 원칙적으로 다른 기본 수량을 사용할 수 있습니다.충전 대신 전류를 사용하거나 길이 대신 속도를 사용할 수 있습니다.일부 물리학자들은 온도를 단순히 에너지(또는 질량, 길이, 시간)로 표현할 수 있는 자유도당 입자당 에너지를 표현하기 때문에 기본 차원으로 인식하지 못했습니다.또한 일부 물리학자들은 정전 센티미터-그램-초 단위 시스템과 같은 단위 시스템에서 전하를 질량, 길이 및 시간으로 표현했더라도 별도의 기본 치수로 인식합니다.또한 물리학자들은 양립할 수 없는 기본량의 존재에 의문을 제기합니다.[3]

물리량 사이에는 기본상수에 의하여 표현할 수 있는 다른 관계가 있는데, 어느 정도는 기본상수를 차원이 있는 양으로 유지할 것인가 아니면 단순히 단일한 것으로 정의할 것인가 아니면 고정된 차원이 없는 수로 정의할 것인가 하는 것은 자의적인 결정이고,그리고 명시적인 기준량의 수를 1씩 줄입니다.존재론적인 문제는 이러한 기본 상수가 실제로 차원이 없는 양으로 존재하는지 여부입니다.이는 길이를 시간과 동일하게 취급하거나 온도를 에너지와 동일한 물질(질량, 길이, 시간으로 표현 가능)로 측정하는 것보다 덜 자연스러워 보일 수 있는 질량, 길이, 시간의 양의 조합으로 전하를 이해하는 것과 같습니다.

예를 들어, 시간과 거리는 기본 상수인 빛의 속도 c에 의해 서로 연관되어 있습니다.이 관계를 사용하여 시간의 기본 단위 또는 거리의 단위를 제거할 수 있습니다.비슷한 고려 사항은 에너지(질량, 길이 및 시간으로 표현할 수 있는 차원)와 주파수(시간으로 표현할 수 있는 차원)를 관계시키는 플랑크 상수 h에 적용됩니다.이론물리학에서는 c = 1, ħ = 1인 단위를 사용하는 것이 일반적입니다. 진공 유전율인 ε에도 비슷한 선택이 적용될 수 있습니다.

  • c를 단위로 설정하여 미터나 초를 제거할 수 있습니다(또는 다른 고정된 무차원수).
  • ħ를 무차원으로 설정하면 킬로그램을 없앨 수 있습니다.
  • 진공 유전율 ε 또는 기본 전하를 무차원으로 설정하면 암페어를 제거할 수 있습니다.
  • 아보가드로 상수 N을A 1로 설정하면 기본 단위로 점을 제거할 수 있습니다.이는 기술적인 스케일링 상수이므로 당연한 것입니다.
  • 온도는 단순히 자유도당 입자당 에너지를 표현하며, 에너지(또는 질량, 길이, 시간)로 표현할 수 있기 때문에 켈빈을 제거할 수 있습니다.볼츠만 상수 k는B 기술적인 스케일링 상수이며 고정된 무차원수로 설정될 수 있다는 것도 이를 말해주는 또 다른 방법입니다.
  • 마찬가지로, 기술적인 스케일링 상수인 K를cd 통해 다른 물리량의 관점에서 정의되는 칸델라를 제거할 수 있습니다.
  • 이것은 하나의 기본 차원과 관련된 기본 단위를 남겼지만, 그것을 제거하기 위한 몇 가지 기본 상수도 남아 있습니다. 예를 들어, 중력 상수인 G, 전자 정지 질량인 m, 또는 우주 상수인 λ를 사용할 수 있습니다.

선호하는 선택은 물리학 분야에 따라 다릅니다.자연 단위를 사용하면 모든 물리량이 무차원수로 표현되며, 이는 물리학자들이 양립할 수 없는 기본량의 존재를 반박하는 데 주목합니다.[3][4][5]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b "ISO 80000-1:2009". International Organization for Standardization. Retrieved 2019-09-15.
  2. ^ Taylor, Barry N.; Thompson, Ambler (2008). The International System of Units (SI). Washington, D.C.: U.S. Department of Commerce. p. 56 (10th CGPM, 1954, Resolution 6).
  3. ^ a b Michael Duff (2015). "How fundamental are fundamental constants?". Contemporary Physics. 56 (1): 35–47. arXiv:1412.2040. Bibcode:2015ConPh..56...35D. doi:10.1080/00107514.2014.980093. hdl:10044/1/68485. S2CID 118347723.
  4. ^ Jackson, John David (1998). "Appendix on Units and Dimensions" (PDF). Classical Electrodynamics. John Wiley and Sons. p. 775. Archived from the original (PDF) on 13 January 2014. Retrieved 13 January 2014. The arbitrariness in the number of fundamental units and in the dimensions of any physical quantity in terms of those units has been emphasized by Abraham, Plank, Bridgman, Birge, and others.
  5. ^ Birge, Raymond T. (1935). "On the establishment of fundamental and derived units, with special reference to electric units. Part I." (PDF). American Journal of Physics. 3 (3): 102–109. Bibcode:1935AmJPh...3..102B. doi:10.1119/1.1992945. Archived from the original (PDF) on 23 September 2015. Retrieved 13 January 2014. Because, however, of the arbitrary character of dimensions, as presented so ably by Bridgman, the choice and number of fundamental units are arbitrary.