система единиц

гауссова система единиц

Гауссова система единиц — это система СГС для электромагнетизма, в которой постоянная Кулона равна единице, так что электрический заряд имеет механическую размерность, множители 4*pi*epsilon_0 исчезают из формул, а множители со скоростью света появляются в уравнениях поля в явном виде.
3 статьи

Описание

Гауссова система единиц — это вариант системы СГС (сантиметр-грамм-секунда), приспособленный для электромагнетизма. Её отличительная особенность состоит в том, что постоянная Кулона принимается равной единице, из-за чего электрический заряд приобретает механическую размерность (например, см^(3/2)·г^(1/2)/с). Такой выбор упрощает многие уравнения: сила между двумя зарядами записывается просто как q1*q2/r^2, без множителя 4*pi*epsilon_0, который появляется в системе СИ. Однако в уравнениях для магнитного поля возникают явные множители со скоростью света, что отражает глубокую связь между электричеством и магнетизмом.

История

Система была разработана в XIX веке Карлом Фридрихом Гауссом и Вильгельмом Вебером, которые были одними из первых, кто занялся количественным изучением электромагнетизма. Она стала стандартом в физической литературе, особенно в начале XX века.

Как это работает

В гауссовой системе единиц электрическое и магнитное поля имеют одинаковую размерность, что делает симметрию между ними более наглядной. Уравнения Максвелла принимают более простой и симметричный вид, но платой за это служит то, что множители c появляются там, где в системе СИ они скрыты внутри констант. Эта система особенно ценится в теоретической физике, поскольку она делает релятивистскую природу электромагнетизма более прозрачной.

Где применяется

Гауссова система единиц до сих пор широко используется в теоретической физике, особенно в физике элементарных частиц и космологии, где более простые уравнения упрощают выводы. Многие классические учебники и научные статьи используют эту систему.

Любопытный факт

В гауссовой системе единиц постоянная тонкой структуры — безразмерное число, характеризующее силу электромагнитного взаимодействия, — записывается просто как e^2/(ħc), что выявляет её фундаментальную природу более непосредственно, чем в системе СИ.

Граф понятий →

Статьи по теме · 3

Почему частицы не хотят жить поодиночке
В микромире дальнодействующие силы — гравитация или электричество — не выключаются даже на огромных расстояниях. Поэтому любая частица тянет за собой шлейф из мягких (то есть очень низкоэнергетических) фотонов или гравитонов. Этот шлейф называют «одеждой» — без него расчёты разваливаются, появляются бесконечности.
Магнитное поле Земли против невидимой оси Вселенной
Магнитная стрелка компаса указывает на север, но что, если само пространство имеет скрытую ось? Физики проверили, не нарушается ли одинаковая во всех направлениях структура мироздания, используя магнитное поле Земли. В уравнения электромагнетизма можно добавить слагаемое, которое выделяет одно направление — как если бы у Вселенной появился «север».
Нейтрон на просвет
Нейтрон — частица без заряда, но с внутренним устройством. Как мяч, который снаружи кажется гладким, а внутри имеет сложную начинку. Учёные давно хотят понять, как распределены внутри нейтрона электрические и магнитные силы. Для этого его нужно «прощупать» — столкнуть с античастицей и посмотреть, что получится.