Фізичні константи

Фізи́чна ста́ла — фізична величина, яка має незмінне значення за визначених обставин в обраній системі одиниць[1].

Фундаментальна фізична стала (універсальна константа) — фізична стала, значення якої, визначене експериментально в обраній системі одиниць, містить інформацію про найзагальніші (фундаментальні) властивості матерії і є незмінним за будь-яких умов[2]. Вона характеризує не окремі тіла, а фізичні властивості нашого світу в цілому. Фундаментальні фізичні константи використовують у теоретичній фізиці при математичному описі навколишнього світу. Часто сюди також відносять і деякі інші фізичні сталі, так чи інакше пов'язані з конкретними тілами.

Слово стала або константа означає, що чисельне значення цієї величини не змінюється з часом. В реальності це може бути і не так. Наприклад, в останні роки з'явилися припущення, що стала тонкої структури змінюється впродовж еволюції Всесвіту. Проте навіть якщо величини і змінюються з часом, то надзвичайно повільно, і скільки-небудь помітних змін варто чекати лише на масштабах співмірних з віком Всесвіту.

Більшість фізичних сталих є розмірнісними величинами, тільки деякі з них безрозмірнісні (величини з розмірністю одиниця). Числове значення розмірної величини залежить від вибору одиниць вимірювання. Проте числові значення безрозмірнісних констант є фундаментальнішими, оскільки вони не залежать від вибору системи одиниць.

Фундаментальні фізичні константи

Величина	Символ	Значення в системі SI	Примітки
швидкість світла у вакуумі	${\displaystyle c_{0}}$	299 792 458 м·с^−1	точно
стала Планка (елементарний квант дії)	h	6,626 070 15×10^−34 Дж·с	точно
гравітаційна стала	G	6,67428(67)×10^−11 м³·кг^−1·с^−2	a
абсолютний нуль	Т	0 К= -273.15 °C	точно
елементарний заряд	e	1,602 176 634×10^−19 Кл	точно

Розмірні комбінації фундаментальних констант

Назва	Символ	Значення	Примітки
планківська маса	${\displaystyle m_{p}=(\hbar c/G)^{1/2}}$	2,176 44(11)×10^−8 кг	a
Довжина Планка	${\displaystyle l_{p}=(\hbar G/c^{3})^{1/2}}$	1,616 252(81)×10^−35 м	a
планківський час	${\displaystyle t_{p}=(\hbar G/c^{5})^{1/2}}$	5,391 24(27)×10^−44 с	a

Деякі інші константи

Назва	Позначення	Значення
Магнітна стала	${\displaystyle \mu _{0}}$	1.2566370614×10^−6 Гн·м^−1
Електрична константа	${\displaystyle \varepsilon _{0}}$	8.85418783×10^−12 Ф/м
Прискорення вільного падіння (нормальне)	${\displaystyle g}$	9.80665 м/с^2
Гравітаційна стала	${\displaystyle G}$	6.6720 ×10^−11 Н·м²/кг^2
Стала Больцмана	${\displaystyle k_{B}}$	1.380662× 10^−23 Дж/К
Нормальний атмосферний тиск	Pn	101325 Па
Стала Стефана — Больцмана	${\displaystyle C}$	5.67× 10^−8 Вт/(м²·К^4)
Універсальна газова стала	${\displaystyle R}$	8.31441 Дж/(К·моль)
Енергетичний еквівалент маси		8.987× 10^16 Дж/(кг)
Електронвольт	eВ	1.6× 10^−19 Дж
Об'єм одного моля ідеального газу за нормальних умов		22.415×10^16 л/моль
Температурний коефіцієнт розширення ідеальних газів	${\displaystyle \alpha }$	0.00366 (° С)^−1
Число Авогадро	${\displaystyle N_{a}}$	6.022045 ×10^23 моль^−1
Стала Лошмідта	${\displaystyle N_{L}}$	2.687× 10^20 молекул·см^−3
Стала Фарадея (валентність 1)	${\displaystyle F}$	96484.56 Кл/моль
Елементарний заряд (заряд електрона)	${\displaystyle e}$	1.6021892 ×10^−19 Кл
Відношення заряду електрона до його маси	${\displaystyle {e \over m_{e}}}$	1.76 ×10^11 Кл/кг
Інваріантна маса електрона	${\displaystyle m_{e}}$	9.109534 ×10^−31 кг
Інваріантна маса протона	${\displaystyle m_{p}}$	1.6726485 ×10^−27 кг
Інваріантна маса нейтрона	${\displaystyle m_{n}}$	1.6749543× 10^−27 кг
Інваріантна маса мюона	${\displaystyle m_{\mu }}$	1.883× 10^−28 кг
Відношення мас протона й електрона	${\displaystyle {m_{p} \over m_{e}}}$	1836.15267261(85)
Атомна одиниця маси	а.о.м.	1.6605655(86) ×10^−27 кг
Класичний радіус електрона	${\displaystyle r_{e}}$	2.817938× 10^−15 м
Маса атома водню	${\displaystyle 1_{H}}$	1.007825036 а.о.м.
Відношення маси протона до маси електрона	${\displaystyle {m_{p} \over m_{e}}}$	1836.15152(70)
Стала Рідберга	${\displaystyle R_{\infty }}$	10973731.77 м^−1
Об'єм одного моля ідеального газу при нормальних умовах (101,3 кПа, 0 °C)	${\displaystyle V_{m}}$	22.41383×10^−3 м³/моль

Див. також

• Математичні константи
• Список позначень у фізиці

Примітки

1. ДСТУ 3651.2-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення.
2. ДСТУ ISO 80000-1:2016 Величини та одиниці. Частина 1. Загальні положення (ISO 80000-1:2009; ISO 80000-1:2009/Cor.1:2011, IDT)

Джерела

• Фундаментальные физические константы // Физическая энциклопедия, т. 5. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — С. 381-383.
• Владленова І. В. Фундаментальні фізичні константи: онто-антропологічний смисл // Вестник НТУ «ХПИ», Філософія № 26, 2009. — С. 13-20. — ISSN 2079-0783.

Посилання

• Американський Національний інститут стандартів і технологій (англ.)
• Інститут хімії і біології Вільного університету у Берліні (нім.)
• Сторінка на сайті NASA (англ.)