最后更新：2025年10月2日

物理学七大基本常数

物理学的七个基本常数 — 国际单位制（SI）由国际计量大会（CGPM）在全球范围内采用的七个基本单位组成。这些常数于2019年5月20日确定，用于定义国际单位制的七个基本单位（秒、米、千克、安培、开尔文、摩尔和坎德拉）。这七个单位贯穿于我们日常生活的方方面面。

什么是基本常数？

在物理学中，基本常数是指其数值固定且具有普适性，即在宇宙各处均成立的量。常数对于我们理解宇宙至关重要，因为它们是众多物理定律和理论的基础。它们还被用于定义国际单位制（SI）的测量单位。常数无法从物理定律中推导得出，必须通过实验尽可能精确地测量。

基本常数在物理学中扮演着至关重要的角色，因为它们出现在许多基本方程中，从而影响着我们对世界的理解。换言之，这些基本常数与国际单位制基本单位有着内在联系，因为它们定义了宇宙的基本属性，并使我们能够精确测量和理解不同尺度上的物理现象。

物理学中的七个基本常数是什么？

定义国际单位制（SI）七个基本单位所需的七个基本常数是：

1. 铯133原子基态超精细跃迁的频率，以(ΔνCs)表示，等于9,192,631,770赫兹。该常数定义了秒(s)。铯133原子从超精细能级F=3跃迁到超精细能级F=4时，会发射一个频率为9,192,631,770赫兹的光子。其数值自1955年首次测量以来未发生显著变化。换言之，一秒被定义为该跃迁持续9,192,631,770个周期的时间。这意味着秒是一个极其精确的时间单位。目前的精度约为每3亿年误差1秒。

2.真空中的光速，用(c)表示，等于299,792,458米/秒。这一常数定义了米(m)。目前真空光速的精度为10^15分之一。这意味着测量值为299,792,458米/秒，不确定度为0.000,000,000,000,001米/秒。它是测量最精确的物理常数之一。当前光速的精度相当于米的精度约为3 × 10^(-10)，即约30纳米。

3.普朗克常数（用h表示）等于6.626 070 15 × 10^(-34) kg m^2 s^-1（或J·s）。该常数定义了千克（kg）。这意味着千克现在被定义为：一个以每秒1米速度运动时具有6.626 070 15 × 10^(-34) J动能的物体的质量。基于普朗克常数的定义不依赖于任何特定物理对象。其相对精度约为2 × 10^(-8)，即一千克的质量不确定度约为20微克。

4. 基本电荷，用(e)表示，等于1.602 176 634 × 10^(-19)库仑。该常数定义了安培(A)。基本电荷是质子或电子所携带的电荷量。库仑(C)是电荷的单位，定义为1安培电流在1秒内所传输的电量。换言之，1安培等于1库仑每秒，即1 A = 1 C/s。目前基本电荷的精度约为2.5 × 10^(-8)。这意味着e值的相对不确定度约为十亿分之二十五。

5.玻尔兹曼常数，用符号(k)表示，等于1.380 649 × 10^(-23) J/K。该常数定义了开尔文(K)。玻尔兹曼常数在统计热力学中至关重要。它与国际单位制(SI)中的基本单位焦耳每开尔文(J/K)相关联，因为它将热能联系到绝对温度。开尔文是热力学温度单位，而焦耳是能量单位。开尔文的精度约为2 × 10^(-8)，即约20微开尔文。

6.阿伏伽德罗常数，用(NA)表示，等于6.022 140 76 × 10^(23) mol^(-1)。该常数定义了摩尔(mol)。阿伏伽德罗常数表示一摩尔物质中所含基本单元（原子或分子）的数量，这对化学和材料物理中的计算至关重要。因此，摩尔是包含恰好NA个基本单元（无论是原子、离子、分子还是粒子）的量。该数值的相对精度约为2.5 × 10^(-8)，这意味着NA的不确定度约为十亿分之十五。

7.坎德拉光谱光强，用(I_c)表示，等于683流明每瓦。该常数定义了坎德拉(cd)。对于频率为540 × 10^12赫兹（绿光）的波长，坎德拉的光谱光强恰好等于683流明每瓦。这是光度学中的一个基本概念，使我们能够量化和比较人眼对不同波长光的感知。目前，坎德拉实现的相对不确定度约为2 × 10^(-8)。这意味着坎德拉的数值已知的不确定度约为十亿分之二十。

物理学七大基本常数

什么是基本常数？

物理学中的七个基本常数是什么？

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