¿Por qué no vamos a reemplazar nuestras unidades del SI con un mejor sistema?

Question

Intro

A mí me parece que las unidades del SI usamos hoy en día no son sino el resultado de un histórico 'coincidencia'.

Recientemente comencé a investigar sobre natural (absoluta) de los sistemas de unidades, los cuales están definidos de tal manera que los seleccionados universal constantes físicas son normalizados a la unidad. Estos son muy convenientes, ya que casi todas las ecuaciones de la física se han simplificado.

Las Unidades De Planck

Tomemos, por ejemplo, las unidades de Planck, donde cinco constantes físicas fundamentales a tomar en el valor numérico de 1.

A la cita de Wikipedia:

Las unidades de Planck tiene un profundo significado, ya que elegantemente simplificar la repetición de varios expresiones algebraicas de la ley de la física por nondimensionalization. Son particularmente relevantes en la investigación sobre teorías unificadas.

Las unidades de Planck son incluso doblado de Dios "unidades", ya que Planck unidades están libres de visión antropocéntrica a la arbitrariedad.

Justificación

Sé que muchos "cotidiana" de las cantidades de un físico en términos de unidades de Planck sería cantidades muy pequeñas (por ejemplo), pero eso no debería ser un problema si usamos la notación científica. De hecho, es una gran cosa, ya que nos puede dar una mejor idea acerca de esas cantidades, que ahora está en un sistema de unidad que es conceptualmente vinculado a una fundamental a nivel físico. Además, muchos de estos "cotidiana" cantidades que también se expresan por muy pequeños o muy grandes cifras en unidades del SI. Creo que la constante de Planck.

Frank Wilczek incluso sostiene que el uso de unidades de Planck nos ayudaría a plantear preguntas importantes en la física:

Vemos que la pregunta no es, "¿por Qué es la gravedad tan débil?", sino "¿por Qué el protón masa tan pequeña?" En [Planck] unidades, la fuerza de la gravedad, simplemente es lo que es, una de las principales de la cantidad, mientras que el protón masa es el pequeño número de [1/(13 trillones)].

Soy consciente de que iba a ser un gran revuelo si queremos cambiar nuestras unidades SI, pero si es para ser hecho mejor hacerlo justo ahora, antes de que los físicos más crecen usando el viejo sistema de unidades. El cambio no es probable que haga viejo material escrito inútil, ya que, por ejemplo, los Principia Mathematica de Newton sigue siendo un texto fundamental en la mecánica, aunque los usos anticuados conceptos tales como "cantidad de movimiento" y "cantidad de materia".

Pregunta

Dado todo lo que he explicado, es que hay una razón por la que opta por la vieja y cansada de la unidad de sistema?

¿Por qué no dejamos el kilogramo, que se define por una arbitraria francés varilla, para damas chismes sobre Kim Kardashian peso y elegir algo que tiene más sentido científicamente?

Answer 1

La respuesta corta es que simplemente no es posible el diseño de un "one size fits all" de la unidad de sistema. El asombrosamente amplia gama de masa, tiempo y longitud de las escalas que aparecen en el Universo de evitar esto. El Planck sistema de unidades que se menciona es principalmente útil para las personas que nunca van a tocar un aparato experimental. La gran mayoría de los científicos e ingenieros no incluso en física, digamos teórica cuántica o la física cosmológica, y la necesidad de una unidad estándar del sistema que refleja la magnitud de las cantidades que son más propensos a encontrarse en su trabajo cotidiano.

Por lo tanto, el profesional de los físicos utilizan cualquier unidad del sistema es el más conveniente para el problema en cuestión. No hay ningún peligro de que "más físicos crecer utilizando el antiguo sistema de unidad", como si eso de alguna manera oscurecer la conciencia de las personas. En realidad, el más redundantes y extraño de la unidad de sistemas de aprendiz que los físicos están expuestos, el mejor. Esto nos enseña la fluidez en la conversión entre estos sistemas, y le ayuda a comunicarse con personas de diferentes subcampos.

Answer 2

Porque es una buena cosa que en la física utilizamos las mismas unidades que en la vida cotidiana (al menos, fuera de un puñado de países que deberá permanecer en el anonimato). Esto hace las cosas más fáciles de explicar, más fáciles de medir. Esto hace que sea más fácil de comprobar en la cabeza si el resultado de un experimento tiene sentido.

Nunca vas a tener a todo el mundo para cambiar a unidades de Planck, porque el SI las unidades están diseñadas para ser relacionados con tamaños que nos encontramos día a día. Un metro es aproximadamente la mitad de la altura de una persona; un kilogramo se puede levantar fácilmente y es una buena unidad de medida para cosas como la comida; los segundos, minutos y horas subdividir el día en pedazos manejables.

Supongamos que el uso de la longitud de Planck en lugar del medidor. Si usted tiene niños, es probable que se desea medir a sí mismos cada ahora y entonces. Vas a decir que ellos son $10^{35}$ las chapas de altura? O sería más bien decir que eran la mitad de un metro de altura en un par de años y son de un metro de altura ahora? Este es sólo un ejemplo de la parte superior de mi cabeza, por supuesto.

La moraleja aquí es que las unidades del SI permiten números. Usted sólo tiene que memorizar los prefijos milli -, kilo-, por ejemplo, para hablar de distancias tan pequeñas como algo que apenas se puede ver o tan grandes como el tamaño de la Tierra, el uso de no más de cuatro dígitos. Esto simplemente no es posible con Planck/natural/independientemente de la unidad.

Hay una salvedad, por supuesto: la física teórica. Este es el único lugar, entre todas las cosas que todo el mundo hace en el mundo, la gran mayoría de los cuales no son la física, donde la elegancia de ecuaciones es importante, ya que su comilla sobre la gravedad, dice. Pero fuera de eso, en todos los otros campos de la física, así como para la vida cotidiana, su propuesta de unidades son inútiles en el mejor.

Answer 3

Una propuesta para revisar el SI es que ya se está elaborando (como hablamos). Parece que el "arbitraria francés vara'.k.una. el prototipo internacional de kilogramo (IPK) ya está en su camino de salida. El BIPM 'Sobre el futuro posible de la revisión de la SI" da algunos detalles. (BIPM no es un oscuro club, de hecho, es la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. También tienen el IPK en el sótano de la casa.)

En el "Nuevo SI" cuatro del SI unidades de base, a saber, el kilogramo, el ampere, el kelvin y el mole, será redefinida en términos de invariantes de la naturaleza; las nuevas definiciones se basan en los valores numéricos de la constante de Planck ($h$), en la escuela elemental de carga ($e$), la constante de Boltzmann ($k$), y la constante de Avogadro ($N_\text{A}$), respectivamente. Además, las definiciones de las siete unidades de base del SI también será uniformemente expresado mediante el explícito-la constante formulacióny específicos de mises es platica será elaborado para explicar la realización de las definiciones de cada una de las unidades de base, de una manera práctica.

El kilo le sale el siguiente tratamiento. (Este es un 16 de diciembre de 2013 proyecto.)

El kilogramo, el símbolo de $\text{kg}$, es la unidad SI de masa; su magnitud se establece mediante la fijación del valor numérico de la constante de Planck a ser exactamente $6.626\text{ }069\text{ }57\times 10^{−34}$ cuando se expresa en la unidad del SI para la acción $\text{J s} = \text{kg m}^2\text{ s}^{−1}$.

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Esto es lo que el Nuevo SI se mira en términos de siete definir constantes (de nuevo: el proyecto).

El sistema internacional de unidades, el SI, es el sistema de unidades en las que

el imperturbable hiperfinos del estado fundamental de la división de frecuencia de cesio 133 del átomo de $\Delta v(^{133}\text{Cs})_{\text{hfs}}$ es exactamente $9\text{ }192\text{ }631\text{ }770$ hertz,

la velocidad de la luz en el vacío $c$ es exactamente $299\text{ }792\text{ }458$ metros por segundo,

la constante de Planck $h$ es exactamente $6.626\text{ }069\text{ }57\times10^{-34}$ joule segundo,

en la escuela elemental de carga en $e$ es exactamente $1.602\text{ }176\text{ }565\times10^{-19}$ coulomb,

la constante de Boltzmann $k$ es exactamente $1.380\text{ }648\text{ }8\times10^{-23}$ joule por kelvin,

la constante de Avogadro $N_\text{A}$ es exactamente $6.022\text{ }141\text{ }29\times10^{23}$ recíproco mole,

la eficacia luminosa de la $K_\text{cd}$ de la radiación monocromática de frecuencia $540\times 10^{12}$ hertz es exactamente $683$ lumen por vatio,

donde el hertz, joule, coulomb, lumen, y watt, con unidad de símbolos $\text{Hz}$, $\text{J}$, $\text{C}$, $\text{lm}$, y $\text{W}$, respectivamente, están relacionadas con las unidades de la segunda, el metro, el kilogramo, el amperio, kelvin, el mole, y candela, con la unidad de símbolos $\text{s}$, $\text{m}$, $\text{kg}$, $\text{A}$, $\text{K}$, $\text{mol}$, y $\text{cd}$, respectivamente, de acuerdo a las relaciones de los $\text{Hz} = \text{s}^{–1}$ (para el periódico de fenómenos), $\text{J} = \text{kg m}^2\text{ s}^{–2}$, $\text{C} = \text{A s}$, $\text{lm} = \text{cd sr}$, y $\text{W} = \text{kg m}^2\text{ s}^{–3}$. El steradian, símbolo de $\text{sr}$, es la unidad SI de ángulo sólido y es un nombre especial y símbolo para el número de $1$, por lo que el $\text{sr} = \text{m}^2\text{ m}^{−2} = 1$.

Tenga en cuenta que todos son exactas.

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Ejemplo 1. Qué significa eso para un metro?

$$\text{m}=\frac{9\text{ }192\text{ }631\text{ }770}{299\text{ }792\text{ }458}\frac{c}{\Delta v(^{133}\text{Cs})_{\text{hfs}}}$$

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Ejemplo 2. Kyle Kanos tiene una masa de $70\text{ kg}$ en el actual SI. Si quiere asegurarse de que tiene el "mismo" misa, después de la adopción de esta Nueva SI, que necesita para asegurarse de que su masa será

$$70\cdot1.475\text{ }521\ldots \times10^{40}\frac{h~\Delta v(^{133}\text{Cs})_{\text{hfs}}}{c^2}=70\text{ kg}.$$

Se puede elegir a la izquierda o a la derecha. Son exactamente los mismos que en la Nueva SI. (El $\ldots$ refleja numéricos de redondeo de un cociente, no un error de medición o de incertidumbre.)

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El BIPM tiene algunas preguntas frecuentes acerca de la Nueva SI de aquí.