Warum gibt es in der Physik nur 3 Haupteinheiten (LLL, TTT, MMM)?

Die meisten Physikbücher definieren physikalische Einheiten in Form von Länge , Zeit und Masse . Einige Bücher fügen Temperatur hinzu. Und ja, das SI-Einheitensystem hat 7 Basiseinheiten, aber einige sind eindeutig redundant.

Warum sind genau drei Grundeinheiten ausreichend?

Oder um es noch direkter zu sagen: Ist die Anzahl der Einheiten irgendwie auf die Anzahl der Dimensionen des Raums zurückzuführen? Hat jemand in der Vergangenheit darüber spekuliert?

Und ja, man kann auf Wunsch alle Einheiten ganz loswerden, indem man setzt C = ℏ = G = 1 . Trotzdem will die Frage eine Antwort...

Antworten (1)

Diese Antwort ist inspiriert von arXiv: 0711.4276 [physics.class-ph] .

Das Papier, auf das ich mich bezog, argumentiert, dass es tatsächlich nur zwei grundlegende Einheiten gibt: Länge und Zeit. Masse ist nicht notwendig. Der Grund dafür ist, dass alles, was wir messen, tatsächlich Raum- und Zeitintervalle sind und niemals wirklich andere direkte Messungen vornehmen. Wenn Sie zum Beispiel eine Masse auf einer Skala mit einer Feder messen, messen Sie tatsächlich ein Raumintervall und verwenden das Hookesche Gesetz und das Newtonsche Gravitationsgesetz, um dieses Raumintervall in eine Masse umzuwandeln. Du hast die Masse nie wirklich gemessen. Das Papier geht weiter darauf ein und beschreibt weitere Aspekte, wie man Massen mit Linealen und Uhren messen kann.

Beachten Sie daher, dass die Anzahl der Fundamentalkonstanten nicht mit der Anzahl der räumlichen Dimensionen übereinstimmt, und daher würde ich sagen, dass es nicht wirklich viel zu spekulieren gibt.

Ich denke, die meisten Texte behandeln die Ladung als grundlegende Größe. Ich würde es vorziehen, Kraft als grundlegend zu betrachten. Dann könnten Masse, Ladung und Einheiten im Kern in Form von Kräften definiert werden.
@RWBird Viele moderne Bücher behandeln Gebühren als grundlegend, aber das liegt lediglich an der Wahl der Verwendung von SI-Einheiten. Bei Gaußschen Einheiten beispielsweise wird die Ladung aus Länge, Masse und Zeit abgeleitet. Kraft als grundlegende Einheit zu nehmen, funktioniert auch, aber der Hauptpunkt der Antwort bleibt: Wenn wir nur Raum- und Zeitintervalle messen können, dann haben wir nur zwei grundlegende Einheiten, unabhängig davon, welche wir wählen.
Hinweis: Das Messen der Dehnung einer Federwaage sagt nichts aus, es sei denn, sie wurde mit einer bekannten Kraft kalibriert.
@NíckolasAlves Vielen Dank für den Hinweis. Aber ich finde es nur teilweise überzeugend. Irgendwie sind c, h-bar und G die drei fundamentalen Konstanten - obwohl jede von ihnen wegdefiniert werden kann. Relativität, Quantentheorie, Gravitation. Sie sind die drei grundlegenden Theorien. Sie bleiben drei, auch wenn die Einheiten geändert werden. Ihre Antwort bedeutet also, dass die Frage nach dem Ursprung der Anzahl grundlegender Theorien hätte lauten sollen ...
Ich bin nicht einverstanden. Erstens, weil ich es schwierig finde, das zu charakterisieren, was eine grundlegende Theorie wäre. Sollte zum Beispiel die Elektrodynamik nicht auch eine fundamentale Theorie sein? Immerhin ist der einzige Grund, von dem Sie nur sprechen können ℏ , C , Und G liegt daran, dass Sie den Wert von bereits festgelegt haben ϵ 0 implizit. Ähnlich für k B und StatMech. Darüber hinaus gibt es immer noch viele Komplikationen, selbst wenn wir nur Relativitätstheorie, QM und Gravitation beibehalten würden. Zum Beispiel, G ist eine Kopplungskonstante und unterliegt daher einem RG- Fluss
Ich würde auch hinzufügen, dass es ein bisschen verschwommen ist, inwieweit wir sagen können, dass Relativitätstheorie und Schwerkraft nicht dasselbe sind. SR ist nur ein Spezialfall von GR, keine völlig andere Theorie
Warum gibt es in der Physik nur 3 Haupteinheiten (LLL, TTT, MMM)?
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