導入
物理学において、プランク単位は、自然単位の予備定義であるマックス プランクを参照した測定単位系です。この系は以下の基本的な物理定数のみを用いて定義されており、この系で表現するとこれらの定数の値が１になるという意味で「自然」である。 ( CGS システムでは、真空誘電率ではなく、クーロンの法則のクーロン力定数が 1 に正規化されます。これは、プランク単位を定義するプランクの元のプロジェクトと同様、ニュートンの法則の重力定数の正規化に似ています) 。
基本定数:
| 絶え間ない | シンボル | 寸法 |
|---|---|---|
| 重力定数 | G | M -1 L 3 T -2 |
| プランク定数の減少 | $$ {\hbar} $$ (= h/2π 、 hはプランク定数) | ML2T -1 |
| 真空中での光の速度 | c | L1T -1 |
| ボルツマン定数 | k | ML2T – 2Θ -1 |
| 真空の誘電率 | ε0 | Q 2 M -1 L -3 T 2 |
プランク単位は、物理学者によって冗談めかして「神の単位」とよく呼ばれます。これらは単位系の人間中心的な恣意性を排除します。一部の物理学者は、地球外知的生命体がそのような単位系を使用できると考えています。
自然単位は、物理学者が特定の質問を再構成するのに役立ちます。おそらく、 Frank Wilczek がもっと詳しく説明しています (2001 年 6 月、Physics Today):
「…[問われている]質問は、「なぜ重力はこんなに弱いのか?」ではなく、むしろ「なぜ陽子の質量はこんなに小さいのか?」ということがわかります。実際、(プランクの)自然単位では、重力は陽子の質量は、1 を 130 億で割った小さな数です。」
重力は単にそのものであり、電磁力も単にそのものです。電磁力は重力（質量に作用）とは異なる量（電荷）に作用するため、重力と直接比較することはできません。重力を非常に弱い力として見ることは、自然単位の観点から見ると、リンゴとオレンジを比較するようなものです。 2 つの陽子 (真空中に単独で) 間の反発静電力が、同じ 2 つの陽子間の重力引力よりもはるかに大きいことが本当であれば、それは陽子の電荷がほぼ自然な電荷単位であるためです。陽子の質量は自然の質量単位よりもはるかに小さいです。
これらの単位には、変換係数を削除することにより、物理学における多くの方程式を単純化するという利点があります。このため、量子重力研究では非常に人気があります。たとえば、アインシュタインの有名な方程式E = mです。 c 2 はE = mのみになります。つまり、5000プランク質量単位の質量体は 5000プランク エネルギー単位の固有エネルギーを持ちます。
ただし、これらの単位は、10 の累乗に調整されるまでは一般的に使用するには小さすぎたり大きすぎたりします。また、それらの単位の基礎となる定数の一部 (本質的には重力定数G)の測定の不確かさにも悩まされます。
