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什麼叫量綱

物理量的基本屬性

量綱(dimension)是物理量的基本屬性,它定義了物理量的性質和度量單位的基礎。在物理學中,物理量可以分為基本量和導出量:

基本量:具有獨立量綱的物理量,其量綱即為自身。例如,在國際單位制(SI)中,長度(L)、時間(T)、質量(M)、電流(I)、熱力學溫度(Θ)、物質的量(N)和發光強度(J)是基本量,它們的量綱就是其本身。

導出量:其量綱可以表示為基本量量綱的組合。導出量的量綱式或量綱積是以給定量制中基本量量綱的冪的乘積表示的。例如,速度的量綱是 \( LT^{-1} \),加速度的量綱是 \( LT^{-2} \)。

量綱不僅定性地表達了導出量與基本量的關係,而且通過恰當地規定基本單位,可以使任何其他的單位都表達為這些單位的乘積,從而統一度量單位,便於研究各個物理量之間的關係。例如,在國際單位制中,功的單位焦耳(J)可以通過基本單位米(m)、千克(kg)、秒(s)和安培(A)的組合來表示。

無量綱量是指所有量綱指數均為零的物理量,例如精細結構常數就是一個無量綱量。無量綱量沒有單位,它們是純數。

通過以上定義和解釋,我們可以看到量綱在物理學中的重要性,它不僅幫助我們理解物理量的性質,還為我們提供了度量物理現象的基礎框架。