物理常数,或称物理定数、物理常量或自然常数,指的是物理学中数值固定不变的物理量。它与数学常数不同,数学常数指的是一个在数值上固定不变的值,但是这个值不一定与物理测量有关。
物理常数有很多,其中比较著名的有真空光速、普朗克常数、万有引力常数、玻尔兹曼常数及阿伏伽德罗常数。它们被假设在宇宙中任何地方和任何时刻都相同。物理常数的物理意义有很多表述形式,普朗克长度表征基本物理长度,真空光速是宇宙中最大的速度,精细结构常数则表征了电子和光子之间的相互作用,是一个无量纲量。
从1937年开始,狄拉克等物理学家开始意识到物理常数有可能随着宇宙年龄的增长而发生变化,但时至今日还没有明确的实验证据能够证明狄拉克提出的这种可能性。但科学家们已经探测到了一些物理量可能每年都依极小的量发生变化,并划定了这种变化幅度可能的上限(万有引力常数变化的量大约是一年10-11;精细结构常数变化的量大约是一年10-5)。
以下是部分物理常数的列表:
物理量
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符号
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数值
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单位 |
相对标准
不确定度
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真空中光速
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c
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299792458
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m/s |
精确
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牛顿引力常数
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G
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6.67428×10-11
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m3/(Kg·s2) |
1.0×10-4
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阿伏加德罗常数
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NA
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6.02214179×1023
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mol-1 |
5.0×10-8
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普适摩尔气体常数
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R
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8.314472
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J/(mol·K) |
1.7×10-6
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玻尔兹曼常数R/NA
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k
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1.3806504×10-23
|
J/K |
1.7×10-6
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理想气体摩尔体积
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Vm
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22.413996×10-3
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m3/mol |
1.7×10-6
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基本电荷(元电荷)
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e
|
1.602176487×10-19
|
C |
2.5×10-8
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原子质量常数
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mu
|
1.660538782×10-27
|
Kg |
5.0×10-8
|
电子质量
|
me
|
9.10938215×10-31
|
Kg |
5.0×10-8
|
电子荷质比
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-e/me
|
-1.758820150×1011
|
C/Kg |
2.5×10-8
|
质子质量
|
mp
|
1.672621637×10-27
|
Kg |
5.0×10-8
|
中子质量
|
mn
|
1.674927211×10-27
|
Kg |
5.0×10-8
|
法拉第常数NAe
|
F
|
9.64853399×104
|
C/mol |
2.5×10-8
|
真空电容率(电常数)
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ε0
|
8.854187817×10-12
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F/m |
精确
|
真空磁导率(磁常数)
|
μ0
|
1.2566370614×10-6
|
H/m |
精确
|
电子磁矩
|
μe
|
-9.28476377×10-24
|
J/T |
2.5×10-8
|
质子磁矩
|
μp
|
1.410606662×10-26
|
J/T |
2.6×10-8
|
玻尔半径
|
α0
|
5.2917720859×10-11
|
m |
6.8×10-10
|
玻尔磁子
|
μB
|
9.27400915×10-24
|
J/T |
2.5×10-8
|
核磁子
|
μN
|
5.05078324×10-27
|
J/T |
2.5×10-8
|
普朗克常数
|
h
|
6.62606896×10-34
|
J·s |
5.0×10-8
|
精细结构常数
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α
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7.2973525376×10-3
|
6.8×10-10 | |
里德伯常数
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R∞
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1.0973731568527×107
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m-1 | 6.6×10-12 |
康普顿波长h/mec
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λc |
2.4263102175×10-12
|
m | 1.4×10-9 |
质子-电子质量比
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mp/me
|
1836.15267247
|
4.3×10-10 | |
静电力常量 | k | 9.0×109 | N·m^2/C^2 | 精确 |