對物理理論與物理常數(shù)的研究

摘要：物理是我們高校學(xué)習(xí)中的重要學(xué)科之一，它的一些基本的原理和概念的提出是在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上延伸而成的，很多的定律對現(xiàn)實(shí)具有十分重要的指導(dǎo)意義。而在物理法則的過程中，一些重要的概念和理論法則經(jīng)常伴隨著特定的物理關(guān)系而出現(xiàn)。本文主要從物理學(xué)中的一些概念入手，對其定律和原理進(jìn)行了分析，令其不斷完善和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物理系數(shù)；原理；概念；理論研究

從物理學(xué)的發(fā)展歷史來看，它對于人們的日常生活具有十分重要的價(jià)值，而其理論和原理方面比較抽象，需要由物理常數(shù)來表現(xiàn)。物理常數(shù)包括一般常數(shù)和基本常數(shù)兩種類型，這兩種類型的原理和應(yīng)用都有所不同。一般常數(shù)是借助介質(zhì)來完成的，對于物理?xiàng)l件有一定的限制，但具有普遍的意義，比如摩擦、密度等常數(shù)，而基本的物理常數(shù)是指反應(yīng)共同特征的常數(shù)，它可以是公式和方程，也可以是某種自然的現(xiàn)象，比如光速等，它是物理中的重要常數(shù)之一，具有普適性的特性，因此可以說基本物理常數(shù)是自然性的常數(shù)，對于未來的發(fā)展起著重要的作用，對于解決各種數(shù)量關(guān)系也發(fā)揮一定的作用。

1.物理常數(shù)與物理理論的問題

通常，物理問題的解決需要常數(shù)來實(shí)現(xiàn)，在認(rèn)識物理常數(shù)之前，需要首先搞清楚基本的物理原理。比如當(dāng)我們認(rèn)識熱功量也就是焦這種物理常數(shù)時(shí)，首先需要熱量產(chǎn)生的物理性能。其實(shí)焦的產(chǎn)生是物體在運(yùn)動過程中一種能量的轉(zhuǎn)換過程，產(chǎn)生的數(shù)值可以形成一個(gè)常數(shù)。而作為常數(shù)基本衡量單位的焦逐漸被大家認(rèn)識熟悉，成為日常生活中的一部分，再比如很多的物體在運(yùn)動中會進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，這個(gè)問題在上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)被科學(xué)家所探討研究過，我國在這個(gè)方面的研究很少，但是結(jié)合國外的先進(jìn)技術(shù)，可研制出各種和人們生活息息相關(guān)的常數(shù)，發(fā)揮物理的性能和作用。

2.物理常數(shù)與物理理論檢驗(yàn)

在物理常數(shù)的檢測過程中，需要從基本的理論入手，重點(diǎn)推出定量的預(yù)見性，然后經(jīng)過實(shí)踐的驗(yàn)證，得到符合當(dāng)前結(jié)論的成果，這個(gè)成果的精確程度很高，而且可靠程度很高，這就說明了物理常數(shù)在衡量物理學(xué)理論過程中的檢測意義。

比如萬有引力提出之后，很多的科學(xué)家得出了該定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并指出了物理常數(shù)g的存在，這對于世界科學(xué)技術(shù)的法都具有十分重要的意義，甚至有科學(xué)家更是測定出g的值數(shù)，推動了物理系統(tǒng)的均衡化發(fā)展。

眾所周知，萬有引力和行星存在一定的聯(lián)系，因此國外科學(xué)家經(jīng)過物理系數(shù)測定除了萬有引力中的數(shù)值，后又測定了海王星的位置，這就是物理系數(shù)對于現(xiàn)實(shí)科研的重要作用。充分證明了科學(xué)的價(jià)值性，而從另外一個(gè)角度來說，基本的物理常數(shù)和自然界存在一定的關(guān)系，具有很多的普適性，不同領(lǐng)域?qū)τ谖锢沓?shù)值的測定有所不同，但是大部分的可以通用，因此各種方法本身具有一致性的特點(diǎn)，這是物理常數(shù)所具備的獨(dú)特性的特征之一。

3.物理常數(shù)與物理學(xué)理論的形成基本物理常數(shù)往往出現(xiàn)在物理學(xué)理論的基本概念、理論公式、定律和方程之中，并占據(jù)著重要的地位，因此，基本物理常數(shù)被譽(yù)為物理學(xué)理論形成和成熟的標(biāo)志，并反映了相應(yīng)物理效應(yīng)的強(qiáng)弱或物理量的大小，例如：

萬有引力常G引力理論的象征和標(biāo)志，反映了萬有引力效應(yīng)的強(qiáng)弱程度；光速常數(shù)c相對論的象征和標(biāo)志，反映了相對論速度的量級；普朗克常數(shù)h量子理論和量子力學(xué)的象征和標(biāo)志；玻耳茲曼常數(shù)g熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理的象征和標(biāo)志，反映了微觀體系角動量的量級；里德堡常數(shù)R光譜學(xué)的象征和標(biāo)志，反映了原子中電子能量的量級；精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)原子光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的象征和基本粒于電磁相互作用的標(biāo)志，反映了基本粒子與電磁場相互作用的強(qiáng)度。

4.物理常數(shù)同物理學(xué)理論的分化與綜合物理學(xué)理論的發(fā)展呈現(xiàn)出不斷分化和綜合的狀況，這主要體現(xiàn)在，從原有理論之中發(fā)展出相對獨(dú)立的新理論，以及幾門理論通過相互影響、相互滲透綜合形成一門新的理論。

物理常數(shù)是介于不同物理性質(zhì)之間的一些關(guān)節(jié)點(diǎn)，物學(xué)理論的分化往往就是從對一些物理常數(shù)的認(rèn)識開始的。在物理理論綜合的過程中，由于物理常數(shù)具有關(guān)節(jié)點(diǎn)的含義，一些重要物理常數(shù)往往同兩門或幾門物理理論密切相關(guān)，所以理論綜合離不開對物理常數(shù)的認(rèn)識和研究。如：光速常數(shù)c在電磁理論與光理論的統(tǒng)一過程中具有重要的地位，基爾霍夫注意到，真空介電常數(shù)與真空磁導(dǎo)率的組合具有速度的量綱。組合常數(shù)的數(shù)值在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)等于光速，這說明電磁現(xiàn)象和光現(xiàn)象之間存在某種聯(lián)系，據(jù)此，麥克斯韋推斷到，光和電磁是同一實(shí)體的屬性的不同表現(xiàn)，這樣，麥克斯韋把原來相互獨(dú)立的電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)三個(gè)重要的物理學(xué)研究領(lǐng)域統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)理論的一次大綜合。

5.物理常數(shù)隨物理理論發(fā)展而變化物理常數(shù)的不變性是其重要特征，但不變都是相對的，完全絕對的不變是不存在的，而這里說的變可以從下面幾個(gè)方面來理解的。

（1）物體常數(shù)具有一定的物理意義，它的科學(xué)價(jià)值隨著人們的研究被不斷地發(fā)展和衍生，隨著物理理論的發(fā)展而發(fā)展，成為新的內(nèi)容被大家熟知。

（2）任何的理論都有其適用的范圍，一旦超過這個(gè)設(shè)定的范圍，就不能夠保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精確性，尤其是物理常數(shù)，做好這個(gè)方面的工作，可以客觀的面對生活中存在的眾多問題。

（3）物理常數(shù)數(shù)值本身在-定條件下也是可以發(fā)生變化的，如：物質(zhì)的密度、水的沸點(diǎn)等，隨著物理?xiàng)l件的改變而發(fā)生變化。

（4）現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展明，隨著人們的科學(xué)知識發(fā)展對物理常數(shù)的認(rèn)識也在演化中，一方面過去認(rèn)為是基本物理常數(shù)的量，現(xiàn)在證明不再是基本常數(shù)，如：原子核質(zhì)量不再是基本物理常數(shù)，另一方面隨著物理理論的發(fā)展，導(dǎo)致一些新的物理常數(shù)。在物理學(xué)中，我們現(xiàn)在應(yīng)用的物理常數(shù)實(shí)際上是以人為規(guī)定的單位來表達(dá)的，如果改變單位的話，物理常數(shù)值必然發(fā)生變化。

6.結(jié)語

總而言之，在以后的發(fā)展中，物理常數(shù)將會實(shí)現(xiàn)更多的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。科學(xué)家經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)和研究，發(fā)現(xiàn)的物理常數(shù)的內(nèi)容越來越廣，對于日常生活的意義也越來越大，從這個(gè)角度來說，物理常數(shù)和我們的生活密不可分，也是當(dāng)今物理學(xué)中必不可少的要素。（作者單位：沈陽師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）

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