我們經常把這個世界拆成不同的體系來研究
再利用不同的物理量來描述這些現象
物理量被規定了大小之後
如果這兩個(或多個)物理量有交互作用的關係
例如質量和能量,質量和引力,電流和磁場,能量和溫度等
為了要保持原本物理量的大小
在轉換的過程中就要加上一個常數
才能保持在數學關係成立時,每個物理量的大小一致
也就是說有點像是匯率轉換的概念
台幣轉美金,美金轉日幣,日比轉台幣等
都有一個轉換的常數(匯率)
因此這些常數簡單來說就是連結不同物理體系的「匯率」
例如能量和質量的匯率是光速
能量和頻率的匯率是普朗克常數
動能和溫度的匯率是波茲曼常數
這個匯率以前通常是從實驗(測量)的結果得到的
因此不同時期的匯率都不一樣(實驗越來越精準或用了不同方法實驗)
但這並不是一件好事
因為那就表示我們的單位大小隨著時間的推移可能會慢慢改變
(現在1公尺的距離,1000年後可能是100.001公分_只是比喻,不要當真)
因此2019年國際度量衡大會(CGPM)直接規定了7個常數
如下
再利用這些常數來定義基本單位
這樣,這些基本單位就會恆久不變了
因此有些常數因為老大被固定了
原本的定義就會跟著改變
例如連結電流和磁場的真空磁導率μ0
因為安培的定義從原本
「在真空中,截面積可忽略的兩根相距1公尺的無限長平行直導線,通以等量恆定電流,若兩導線每公尺長度間的相互作用力為 2 × 10⁻⁷ 牛頓,則每根導線中的電流為1安培」
變成
「1安培等於在1秒內通過 1/(1.602176634 × 10⁻¹⁹) 個基本電荷的流量」
也就是說轉換電流和磁場的匯率原本是一個定值4π × 10⁻⁷
(這個定值的目的是讓交互作用力維持定義的2 × 10⁻⁷ 牛頓)
現在因為安培的定義改成跟著基本電荷走
μ0反而變成必須從實驗的結果得到,變成不確定值了
連帶影響交變電場和位移電流的匯率_真空電容率
還有電量和庫倫力的匯率_庫倫常數
(注意:這是簡化的說法,讓大家比較容易明白,之後的萬有引力常數也是如此,很多時候不同物理量的轉換往往都是兩三個連帶影響另一個,而不是一對一的關係,可以參考下圖鉛筆的部分)
都從定值變成不確定值(當然差距不大的)
一起跟質量和引力的匯率_萬有引力常數當好朋友
都變成了實驗測量值
再談談萬有引力常數,質量和引力的匯率
原本就是從實驗結果推導出來
而且當初「力」(牛頓)在定義時就沒有引入常數(同一個體系)
因此萬有引力常數就跟2019年的事件沒有關係了