单位与国际单位制

单位与国际位制2013国庆期的一则网络消息说，11人看升旗留下了5吨垃圾。有人认为这是一则假消息，因为5吨5000克，千克/人，而每人携带22（44斤垃圾是不可能的以前还看过一个说法10米×10厘厘米=1而0.1米0.1米0.01米=1米所以10米不等于0.1米然，上面两个例子都是错的，错误在单位的误用。第一个例子中，分母万是人，分子5000千克果想得到千克/人这个位的话该是5000÷110000≈0.045千克/人第二个例子中厘米和米都是长度当长度相乘时得到面积的单位，所以10厘米×厘米＝平方厘米＝方米米=平方米。没有单的物理量仅是一个字表示物理量时一定得在数字后面加上单位，假如我们跟人约好一段时间后见面，我们可能说3钟后见、小时后见、3天后见，而不会单纯给出一个数字而不说数字的单位因为单纯一个数字“3”是无法传递我们表达的信息的语》上有一句原思为之宰与之栗九百这里的粟九百是工资没有单位，因为没有语境也看不出是年薪还是月薪所以只能靠猜对应的栗总量当然不可能是900，如果以粒为单位，那么原思不要也罢。物理量之间存在物理关系它们被各种各样的公式联系在一起比如大家熟悉的牛顿第二定律：F＝ma，质的单位是千克（），加速a单位是米每秒平方（m/s2），所以力的单位只能是单位之所以重要是由于其携带着物理信息这些信息一开始就由公（或者物理规律给出或规定了如果没有事先的约定而抛开单位只保留数字那就相当于抛开了物理规律。一个物量可以用不的单位示以时间为例，通用的国际单位是秒，我们也可以用分、小时等单位来表达，并且这些不同表达之间有唯一的换算关系。比如分＝60，这个换算只是一个单纯的1→60的数字变换。不同意的物理量通使用不的单位

比如长度的单位基于米，质量的单位基于千克。我们无法直接从秒换算到千克，因为时间和质量是两个独立的物理属性简单地说表达同一物理量的的单位可以互相换算，表达不同物理量的单位不能直接互相换算。表达一物理量的不单位并必须同属于个系列小时、分、秒这样的系列非常实用，同系列单位之间没有本质的区别，只是通过单位换算将前面的数字变得更容易使用大家可以设想一下用秒表示你乘车旅行的时间，或者用小时表示运动员的百米成绩，该是一件多么痛苦的事情。有时候同一个物理量也可以不同系列的单位表示有些是因为历史的原因有些是因为物理上的某些方便。例如，长度可以用英制的吋（英寸）、呎（英尺）表示，也可以用我们熟悉的公里（千米）、米、毫米、微米、纳米等公制表示。又例如能量可以用熟悉的焦耳表示也可以根据其物理意义用温度或电子伏表示在热力学中温度代表了微观下的粒子平均能量用温度表示能量在讨论粒子跨越能隙时很方便在电磁学中电子在电场下做功也是能量电子伏用于讨论单电子克服电势差或者在电能下加速也很方便。同一个位也可以表不同物量这种情况下使两个物理量起来携带的单位一样们也不一定能直接加减。普朗克常数的量纲与角动量相同接拿普兰克常数与角动量相加减不一定是有意义的举一个另外的例子在三维体系中“电阻的单位是电阻率×长度横截面积＝电阻率/如果在二维体系中“横截面积将变成“横截长度”那么这时候电阻和电阻率将有同样的单位是前者反映的是一个具体器件阻碍电流的能力，后者反映的是一种二维材料整体阻碍电流的能力。要注意的是在汉语中由于翻译的原因本来毫无相关性的物理量也可能用同样的汉字表示，比如角度里面的“度和温度里面的度”用字一样，可是其物意义没有任何相关性。一个确定单位语言的方法是SI位制，也就是国际单位制。大家用共同承认的方式定义单位并且规定了7个特殊的单位作为所有单位的基础正如之前所说的单位之间由物理规律所联系所以定义了一定数量的基本单位后其他物理公式所需要的单位就可以由基本单位推演出来定基本单位是实验物理的需要。如果没有给出某一个单位实验上的定义那么这个单位是空中楼阁而如果要给出所有单位的定义在操作上却是繁琐到无法操作因此唯一的办法是给出尽

可能少的单位定义再用这些单位来构建整个实验物理的体系注意由于单位间由内在物理规律联系，所以基本单位的定义也免不了互相套用。上面提到的7特殊单位的定义方式，我们将在接下来的“国际单位制的定义方式与历史”章节中介绍。我们将看到，这