Unidades de piedra

Unidades Stoney : en física forman un sistema de unidades llamado así por el físico irlandés George Johnston Stoney , quien las propuso por primera vez en 1881. Son el primer ejemplo histórico de unidades naturales , es decir unidades de medida diseñadas de tal manera que ciertas constantes físicas fundamentales sirven como unidades físicas adimensionales .

Unidades

Cantidad	Expresión	Valor en unidades SI
Longitud (L)	$l_{\text{S}}={\sqrt {\frac {Gk_{\text{e}}e^{2}}{c^{4}}}}$	1.3807⋅10 -36m _
Peso (M)	$m_{\text{S}}={\sqrt {\frac {k_{\text{e}}e^{2}}{G}}}$	1.8592⋅10 -9kg _
Tiempo (T)	$t_{\text{S}}={\sqrt {\frac {Gk_{\text{e}}e^{2}}{c^{6}}}}$	4.6054⋅10 -45 s
Carga eléctrica (Q)	$q_{\text{S}}=e\$	1.6022⋅10 -19 C

El conjunto de constantes que Stoney usó como unidades base son las siguientes: [1] [2]

$C$ es la velocidad de la luz en el vacío,
$GRAMO$ es la constante gravitacional ,
$k_{e}=1/(4\pi\varepsilon _{0})$ es la constante de Coulomb ,
$mi$ es la carga elemental .

Esto quiere decir que en unidades Stoney, los valores numéricos de todas estas constantes son iguales a uno:

c=G=k_{\text{e}}=e=1.

El conjunto de unidades básicas de Stoney es similar al utilizado en las unidades de Planck , propuestas por Planck de forma independiente treinta años después, pero Planck normalizó la constante de Planck en lugar de la carga elemental. [3] (En el uso moderno, se entiende que las unidades de Planck significan normalizar la constante de Planck reducida en lugar de la constante de Planck). En unidades de Stoney, el valor numérico de la constante de Planck reducida es

\hbar ={\frac {1}{\alpha }}\aprox. 137,0359991,

donde es la constante de estructura fina . En la física moderna, las unidades de Planck se usan con más frecuencia que las unidades de Stony, especialmente en la gravedad cuántica (incluida la teoría de cuerdas ). En raras ocasiones, las unidades de Planck se denominan unidades de Planck-Stoney. [3] $\alfa$

Historia

George Stoney fue uno de los primeros científicos en comprender que la carga eléctrica está cuantificada; a partir de esta cuantización y otras tres constantes que consideró universales (velocidad del electromagnetismo y los coeficientes en las ecuaciones de fuerza electrostática y gravitatoria), derivó las unidades que ahora llevan su nombre. [4] [5] James G. O'Hara [6] señaló en 1974 que la estimación de Stoney de la unidad de carga , 10 -20 amperios-segundo, era 1 ⁄ 16 de la carga actual del electrón. La razón es que Stoney usó un valor aproximado de 1018 para el número de moléculas presentes en un milímetro cúbico de un gas a temperatura y presión estándar . Usando los valores modernos de la constante de Avogadro 6.02214⋅10 23 mol -1 , y para el volumen de una molécula gramo (en condiciones estándar ) 22.4146⋅10 6 mm 3 , el valor moderno es 2.687⋅10 16 en lugar de 10 18 pedregoso.

Unidades de Stoney y unidades de Planck

La longitud y la energía de Stoney, denominadas colectivamente como la escala de Stoney , no están tan lejos de la longitud, la energía y la escala de Planck. La escala de Stoney y la escala de Planck son escalas de longitud y energía en las que los procesos cuánticos y la gravedad ocurren juntos. Por lo tanto, en estas escalas, se requiere una teoría unificada de la física. El único intento notable de construir tal teoría sobre la base de la escala de Stoney fue el intento de G. Weyl , quien relacionó la unidad de carga gravitacional con la longitud de Stoney [7] [8] [9] y, aparentemente, inspiró a Dirac. dejarse llevar por la hipótesis de los grandes números . [10] Desde entonces, la escala de Stoney se ha ignorado en gran medida en el desarrollo de la física moderna, aunque todavía se discute de vez en cuando. [11] [12]

Notas al pie

↑ El principio cosmológico antrópico , por Barrow y Tipler, p291 . Consultado el 12 de julio de 2022. Archivado desde el original el 12 de julio de 2022. (indefinido)
↑ Astrofísica, relojes y constantes fundamentales, por Karshenboim y Peik, p79 . Consultado el 12 de julio de 2022. Archivado desde el original el 12 de julio de 2022. (indefinido)
↑ 1 2 Espacio: en ciencia, arte y sociedad, por Penz, Radick, Howell, p191 . Consultado el 12 de julio de 2022. Archivado desde el original el 12 de julio de 2022. (indefinido)
↑ Stoney G. Sobre las unidades físicas de la naturaleza, Phil.Mag. 11 , 381–391, 1881
↑ G. Johnstone Stoney , On The Physical Units of Nature Archivado el 12 de julio de 2022 en Wayback Machine , The Scientific Proceedings of the Royal Dublin Society, 3 , 51–60, 1883. Consultado el 28 de noviembre de 2010.
↑ JG O'Hara (1993). George Johnstone Stoney y el descubrimiento conceptual del electrón, artículos ocasionales en ciencia y tecnología, Royal Dublin Society 8, 5–28.
↑ K. Tomilin, "Sistema natural de unidades", Proc. del XX11 Taller Internacional de Física de Altas Energías y Teoría de Campos, (2000) 289.
↑ H. Weyl , "Gravitation und Elekrizitaet", Koniglich Preussische Akademie der Wissenschaften (1918) 465–78
↑ H. Weyl , "Eine Neue Erweiterung der Relativitaetstheorie", Annalen der Physik 59 (1919) 101–3.
↑ G. Gorelik , "Hermann Weyl y los números grandes en la cosmología relativista", Estudios de Einstein en Rusia, (ed. Y. Balashov y V. Vizgin), Birkhaeuser. (2002).
↑ M. Castans y J. Belinchon (1998). "Ampliación del sistema de unidades absolutas de Planck", preimpresión: física/9811018
↑ Jean-Philippe Uzan (2011), Variing Constants, Gravitation and Cosmology , Living Rev. pariente. V. 14 (1): 15–16, PMID 28179829 , DOI 10.12942/lrr-2011-2