كمية

بلا أبعاد

لابُعدي — من تشريح الصيغة
8 مقالات ذات صلة · 6 صيغ

الوصف

الكمية اللابُعدية هي عدد بلا وحدات فيزيائية — لا تعتمد على اختيار نظام القياس. في الفيزياء، تنشأ هذه الكميات طبيعيًا عند قسمة كميتين لهما نفس الوحدات، مثل نسبة الأطوال أو نسبة القوى. وهي محورية لفكرة القياس: سواء كنت تعمل بالأمتار أو الأميال، تظل النسبة اللابُعدية ثابتة، كاشفةً الفيزياء الأساسية المستقلة عن الاصطلاحات البشرية.

التاريخ

يعود الاستخدام المنهجي للأعداد اللابُعدية إلى أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، مع شخصيات مثل أوزبورن رينولدز (ثمانينيات القرن التاسع عشر) ولاحقًا إدغار باكنغهام (1914) الذي صاغ نظرية π لباكينغهام، التي توضح كيفية بناء هذه الأعداد من المتغيرات الفيزيائية.

كيف يعمل

تنشأ الأعداد اللابُعدية من جبر الصيغ الفيزيائية. على سبيل المثال، في ديناميكا الموائع، عدد رينولدز هو نسبة القوى القصورية إلى القوى اللزجة — وكلاهما يُقاس بالنيوتن — لذا تلغى الوحدات، تاركةً عددًا نقيًا. يتنبأ هذا العدد بما إذا كان التدفق انسيابيًا أم مضطربًا، بغض النظر عن الخصائص المحددة للمائع أو حجم الأنبوب. من خلال تجميع المتغيرات في تركيبات لابُعدية، يمكن للفيزيائيين تقليل المشكلات المعقدة إلى عدد قليل من المعاملات الرئيسية ومقارنة التجارب عبر مقاييس مختلفة تمامًا.

في التطبيق

تُستخدم الأعداد اللابُعدية في كل مكان في الهندسة — من تصميم أجنحة الطائرات (عدد ماخ) إلى تكبير المفاعلات الكيميائية (عدد بيكلي) — مما يسمح للنماذج المختبرة على نطاق صغير بالتنبؤ بالسلوك على النطاق الكامل.

حقيقة طريفة

ثابت البنية الدقيقة، وهو عدد لابُعدي يساوي تقريبًا 1/137، أساسي جدًا لدرجة أن الفيزيائيين أمضوا عقودًا في محاولة اشتقاقه من الرياضيات البحتة، ومع ذلك يظل أحد أعظم الثوابت غير المفسرة في الفيزياء.

Concept graph →

صيغ

$$\Delta Q = \nu \frac{e \Delta \Phi}{\Phi_0}$$
Charge quantization in superconductors relates flux change to accumulated charge.
ما في الصيغة
\Delta QمتغيرAccumulated charge change in the superconductor — شحنة كهربائية coulomb
\Delta \PhiمتغيرChange in magnetic flux through the superconducting loop — تدفق مغناطيسي weber
\nuمتغيرFilling factor (integer or fractional) of the quantum Hall state — بلا أبعاد
eثابتMagnitude of the electric charge of a single electron or proton — الشحنة الأولية = 1.602176634e-19 coulomb
\Phi_0ثابتSuperconducting flux quantum, h/(2e), the fundamental unit of magnetic flux in a superconductor — كم التدفق المغناطيسي = 2.067833848e-15 weber
$$\tilde{\mu} = \mu (1 + A_D (\hat{n} \cdot \hat{p}))$$
Adds dipole modulation to a distance or magnitude measure.
ما في الصيغة
\tilde{\mu}متغيرCorrected distance modulus or magnitude — distance modulus
\muمتغيرOriginal distance modulus or magnitude — distance modulus
A_DمتغيرAmplitude of dipole anisotropy — بلا أبعاد
\hat{n}متغيرUnit vector in the direction of observation — direction
\hat{p}متغيرUnit vector pointing toward the dipole axis — direction
\cdotمؤثرScalar product of two vectors — الجداء القياسي
$$[\text{X/Y}] = a[\text{Z/Y}] + b$$
Linear correlation between elemental abundances indicates different nucleosynthetic sources.
ما في الصيغة
[\text{X/Y}]متغيرAbundance ratio of element X to Y relative to solar — نسبة الوفرة
[\text{Z/Y}]متغيرAbundance ratio of element Z to Y relative to solar — نسبة الوفرة
aمتغيرSlope of the correlation — بلا أبعاد
bمتغيرIntercept of the correlation — بلا أبعاد
$$\Phi_X = f_X \frac{\rho_{\mathrm{DM}}}{m_X} v_{\mathrm{DM}}$$
Flux of dark matter particles depends on density, mass, and velocity.
ما في الصيغة
Φ_Xمتغيرdark matter particle flux — particle flux per square metre per second
f_Xمتغيرfraction of dark matter in the form of particle X — بلا أبعاد
ρ_DMمتغيرdark matter mass density — كثافة الكتلة kilogram per cubic metre
m_Xمتغيرmass of the dark matter particle — كتلة kilogram
v_DMمتغيرtypical speed of dark matter particles — سرعة metre per second
$$F(\nu) = F_{\nu_p} \left[ \left(\frac{\nu}{\nu_p}\right)^{-\beta_1} + \left(\frac{\nu}{\nu_p}\right)^{-\beta_2} \right]^{-1/s}$$
A smooth transition between two power-law spectral indices.
ما في الصيغة
Fمتغيرflux density — spectral flux density joule per second per metre squared per hertz
νمتغيرfrequency — تردد hertz
ν_pمتغيرbreak frequency — تردد hertz
F_νpمتغيرflux density at break frequency — spectral flux density joule per second per metre squared per hertz
β_1متغيرlow-frequency spectral index — بلا أبعاد
β_2متغيرhigh-frequency spectral index — بلا أبعاد
sمتغيرsmoothness parameter — بلا أبعاد
$$\eta = -\frac{\nabla_n v_{\rm pec}}{aH}$$
Rate of change of radial peculiar velocity component.
ما في الصيغة
ηمتغيرpeculiar velocity gradient — بلا أبعاد
v_pecمتغيرradial peculiar velocity — سرعة metre per second
nمتغيرradial direction coordinate — طول metre
aمتغيرscale factor of the universe — بلا أبعاد
HمتغيرHubble parameter — تردد per second
∇_nمؤثرgradient along the radial direction — nabla operator

مقالات ذات صلة · 8

تموجات كمومية في كرة ضخمة
تسمح ميكانيكا الكم بأن يكون الجسيم في مكانين في نفس الوقت — وهذه الظاهرة تسمى التراكب. ومع ذلك، فإن الأجسام الضخمة، مثل ذرة غبار أو كرة صغيرة، لها دائمًا موضع محدد. لماذا يحدث ذلك؟ أحد التفسيرات هو الوهم: الجسيم "يهتز" باستمرار بسبب الصدمات العشوائية من البيئة المحيطة، والصورة الضبابية تتوسط.
بصريات2026-06-201 دarXiv:2606.21825سريع
الإخفاء البلازموني واسع النطاق: كيف تجعل القشرة متعددة الطبقات الجسم غير مرئي في الطيف المرئي
تخيل قشرة متعددة الطبقات، حيث تتناوب طبقات المعدن والعازل مثل صفحات كتاب. هذه البنية قادرة على جعل الجسم المخفي بداخلها غير مرئي للراصد. يلتف الضوء حولها كما ينساب الماء بسلاسة حول حجر أملس: لا تموج ولا دفقة، لا انعكاس ولا ظل.
الزمكان يصبح حبيبيًا عند قياسه
يمكن تكبير صورة فوتوغرافية عالية الدقة لفترة طويلة — وفجأة يتحول الوجه الأملس إلى بكسلات منفصلة. شيء مشابه، وفقًا لدراسة جديدة، يحدث للزمكان نفسه. افترض المؤلفون أن الفترات الزمنية المتناهية الصغر ليست «أجزاء» جاهزة من الكون، بل نتائج قياسات. إنها تعتمد على المقياس، كما لو أن المسطرة نفسها تغير تدرجاتها اعتمادًا على ما نقيسه. هذا المنظور يؤدي إلى نتيجة مدهشة.
الفوضى لا تعيق الراصد الكمومي
إذا كنت تتحقق كل ثانية من مكان وجود الإلكترون، فإن خصائصه الكمومية تتغير. هذا يشبه طفلًا يلعب لعبة الغميضة، لكن يتم مناداته باستمرار بالاسم — فيتجمد ويتوقف عن الجري. في عالم الجسيمات، مثل هذا "المنادي" هو القياس. إنه يمنع الجسيمات من تكوين حالة كمومية مشتركة بحرية، أو التشابك.
الكون بلا طاقة مظلمة: ولادة الجسيمات بدلًا من القوة الغامضة
بالون ينتفخ من تلقاء نفسه، رغم أن أحدًا لا ينفخ فيه. هكذا تقريبًا يبدو التوسع المتسارع للكون — ولتفسيره، عادةً ما يُستدعى مفهوم الطاقة المظلمة، وهي قوة غير مرئية وغير مفهومة.
قلب لا يغرق
قلب بلاستيكي يطفو على الماء ولا ينقلب مهما أدرته. يبقى ثابتًا في أي وضع، وكأن الماء يمسكه بخيوط غير مرئية. هذه الحيلة ممكنة بفضل منحنى زيندلر — وهو شكل جميع الخطوط التي تقسم مساحته إلى نصفين لها نفس الطول. منحنى زيندلر هو منحنى مغلق حيث أي وتر يقسم المساحة إلى نصفين له نفس الطول.
علم الكون2026-01-292 دarXiv:2601.22043سريع
مسطرة كونية بلا مسطرة
الكون يتمدد، لكن بأي معدل؟ سؤال يؤرق علماء الفلك منذ عقود. طريقتان للقياس تعطيان إجابتين مختلفتين، وهذا الفارق يُعرف بتوتر هابل. بعضهم ينظر إلى الكون المبكر عبر إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، بينما ينظر آخرون إلى المستعرات العظمى القريبة والنجوم المتغيرة القيفاوية. الفرق صغير لكنه عنيد: حوالي 9%.
درجة الحرارة كمنظِّم للأبعاد في الأنظمة الكمومية
في تجربتنا اليومية، نتعامل مع ثلاثة أبعاد مكانية — الطول والعرض والارتفاع — باعتبارها حقيقة أساسية وثابتة. لكن ميكانيكا الكم تسمح بصورَةٍ أغرب بكثير: تصف نظرية جديدة أنظمةً لم يعد فيها عدد الأبعاد ثابتًا، بل يصبح خاصية كمومية قادرة على اتخاذ قيم متعددة في وقت واحد — تمامًا كما يمكن للإلكترون أن يوجد في تراكب لحالات السبين.