2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2
 
 Re: Почему не указывают размерности?
Сообщение16.04.2013, 18:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Есть два варианта такой системы единиц: система Гаусса $4\pi\varepsilon_0=1$ и система Хевисайда $\varepsilon_0=1.$ Отличаются они тем, что в системе Гаусса закон Кулона без коэффициентов,
$\mathbf{F}=\dfrac{q_1q_2\mathbf{r}}{r^3},$
зато коэффициенты появляются в уравнениях Максвелла $\operatorname{div}\mathbf{E}=4\pi\rho,$ $\partial_{\mu}F^{\mu\nu}=4\pi j^{\nu}$ и в лагранжиане $-\tfrac{1}{16\pi}F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}.$
В системе Хевисайда, наоборот, коэффициент есть в неинтересном законе Кулона,
$\mathbf{F}=\dfrac{q_1q_2\mathbf{r}}{4\pi r^3},$
зато исчезает в важных уравнениях: $\operatorname{div}\mathbf{E}=\rho,$ $\partial_{\mu}F^{\mu\nu}=j^{\nu},$ $\mathcal{L}=-\tfrac{1}{4}F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}.$
Член взаимодействия в обеих системах имеет одинаковый вид: $\mathcal{L}=-j_{\mu}A^{mu}.$ Соответственно, получается, что заряд электрона и постоянная тонкой структуры в этих единицах различные безразмерные константы: в системе Гаусса привычные $\alpha\approx 1/137,$ $e=\sqrt{\alpha}\approx 1/11{,}7,$ а в системе Хевисайда $e=\sqrt{4\pi}/11{,}7\approx 1/3{,}3,$ $e^2=1/10{,}9$ (альфой его, кажется, больше не называют).
В классической и квантовой физике общеприняты единицы Гаусса. Единицы Хевисайда приняты в технике (как "рационализированная" система СИ, разумеется, не "естественная" и не "геометризованная"), а также, неожиданно, нашли применение в очень далёкой области теорфизики - в теории поля в произвольных размерностях (например, для теории струн). Дело в том, что коэффициент $4\pi$ возникает из-за трёхмерности нашего пространства - как площадь сферы - а в $N=D-1$-мерном пространстве ($D$-мерном пространстве-времени) он должен заменяться на неуклюжее выражение
$\dfrac{2\pi^{N/2}}{\Gamma(N/2)}=\left\{\begin{array}{ll}\dfrac{2(2\pi)^{\lfloor N/2\rfloor}}{(N-2)!!}&\qquad\text{для нечётных \(N\)}\\\dfrac{2\pi^{N/2}}{(N/2-1)!}&\qquad\text{для чётных \(N\)}\end{array}\right.$
Естественно, такое выражение таскать в лагранжиане никто не хочет, поэтому удобно от него избавиться введением других единиц измерения.

Так что, будьте готовы, если сильно углубитесь в физику, встретить там Хевисайда.

Запомнить систему Хевисайда просто: это система единиц $4\pi=1$ :-)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 16 ]  На страницу Пред.  1, 2

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group