Почему мы не заменили наши единицы СИ на лучшую систему? [закрыто]

Короткий ответ заключается в том, что просто невозможно разработать единую систему единиц измерения, подходящую для всех. Этому препятствует ошеломляюще большой диапазон масштабов массы, времени и длины, которые проявляются во Вселенной. Упомянутая вами система единиц Планка в основном полезна для людей, которые никогда не прикоснутся к экспериментальной установке. Подавляющее большинство ученых и инженеров даже не занимаются физикой, не говоря уже о теоретической квантовой или космологической физике, и нуждаются в стандартной системе единиц, отражающей величину величин, которые, скорее всего, будут встречаться в их повседневной работе.

Таким образом, профессиональные физики используют ту систему единиц, которая наиболее удобна для решения решаемой задачи. Нет никакой опасности, что «больше физиков вырастет, используя старую систему единиц» , как будто это каким-то образом затруднит понимание людей. На самом деле, чем более избыточным и причудливым системам единиц подвергаются начинающие физики, тем лучше. Это научит вас свободно переключаться между этими системами и поможет вам общаться с людьми из разных областей.

Обновление: Пользователь Пользователь, который не является пользователем, комментирует, что новый SI будет использоваться со следующей недели, 20 мая 2019 г., через пять лет после публикации этого ответа.

Предложение о пересмотре SI уже разрабатывается (пока мы говорим). Похоже, что «произвольный французский стержень», также известный как международный прототип килограмма (IPK), уже выходит из употребления. В документе BIPM «О возможном пересмотре SI в будущем» приводятся некоторые подробности. (BIPM — это не какой-то малоизвестный клуб, это на самом деле Международное бюро мер и весов . У них тоже есть ИПК в подвале.)

В «Новой СИ» четыре основные единицы СИ, а именно килограмм, ампер, кельвин и моль, будут переопределены в терминах инвариантов природы; новые определения будут основываться на фиксированных числовых значениях постоянной Планка ($h$), элементарный заряд ($e$), постоянная Больцмана ($k$), и постоянная Авогадро ($N_\text{A}$), соответственно. Кроме того, определения всех семи основных единиц СИ также будут единообразно выражены с использованием явно-константной формулировки , а конкретные mises en pratique будут составлены для пояснения реализации определений каждой из основных единиц на практике. .

Килограмм получит следующую обработку. (Это черновик от 16 декабря 2013 года .)

Килограмм, символ$\text{kg}$, - единица массы СИ; его величина устанавливается путем фиксирования числового значения постоянной Планка точно$6.626\text{ }069\text{ }57\times 10^{−34}$когда это выражено в единицах СИ для действия$\text{J s} = \text{kg m}^2\text{ s}^{−1}$.

Вот как будет выглядеть Новая СИ с точки зрения семи определяющих констант (опять же: черновик).

Международная система единиц СИ – это система единиц, в которой

невозмущенная частота сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия 133$\Delta v(^{133}\text{Cs})_{\text{hfs}}$точно$9\text{ }192\text{ }631\text{ }770$герц,

скорость света в вакууме$c$точно$299\text{ }792\text{ }458$метр в секунду,

постоянная Планка$h$точно$6.626\text{ }069\text{ }57\times10^{-34}$джоуль секунда,

элементарный заряд$e$точно$1.602\text{ }176\text{ }565\times10^{-19}$кулон,

постоянная Больцмана$k$точно$1.380\text{ }648\text{ }8\times10^{-23}$джоуль на кельвин,

постоянная Авогадро$N_\text{A}$точно$6.022\text{ }141\text{ }29\times10^{23}$взаимная родинка,

световая эффективность$K_\text{cd}$монохроматического излучения частоты$540\times 10^{12}$Герц точно$683$люмен на ватт,

где герц, джоуль, кулон, люмен и ватт с символами единиц$\text{Hz}$,$\text{J}$,$\text{C}$,$\text{lm}$, и$\text{W}$, соответственно, связаны с единицами измерения секунды, метра, килограмма, ампера, кельвина, моля и канделы с символами единиц$\text{s}$,$\text{m}$,$\text{kg}$,$\text{A}$,$\text{K}$,$\text{mol}$, и$\text{cd}$, соответственно, согласно соотношениям$\text{Hz} = \text{s}^{–1}$(для периодических явлений),$\text{J} = \text{kg m}^2\text{ s}^{–2}$,$\text{C} = \text{A s}$,$\text{lm} = \text{cd sr}$, и$\text{W} = \text{kg m}^2\text{ s}^{–3}$. Стерадиан, символ$\text{sr}$, является единицей телесного угла СИ и является специальным названием и символом числа$1$, так что$\text{sr} = \text{m}^2\text{ m}^{−2} = 1$.

Обратите внимание, что все точно.

Пример 1. Что это значит для метра?

Пример 2. Кайл Канос имеет массу$70\text{ kg}$в текущем СИ. Если он хочет убедиться, что у него будет «та же самая» масса после принятия этой Новой СИ, ему нужно убедиться, что его масса будет

Он может выбрать левый или правый. Они точно такие же в Новой СИ. ($\ldots$отражает численное округление частного, а не ошибку измерения или неопределенность.)

У BIPM есть несколько часто задаваемых вопросов о новой SI здесь .

Потому что хорошо, что в физике мы пользуемся теми же единицами, что и в повседневной жизни (по крайней мере, за пределами горстки стран, которые останутся безымянными). Это упрощает объяснение, облегчает измерение. Так легче проверить в голове, имеет ли смысл результат эксперимента.

Вы никогда не заставите весь мир перейти на планковские единицы, потому что единицы СИ предназначены для соотнесения с размерами, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Метр – это примерно половина роста человека; килограмм можно легко поднять, и он является хорошей единицей измерения таких вещей, как еда; секунды, минуты и часы делят день на управляемые части.

Предположим, вы используете планковскую длину вместо метра. Если у вас есть дети, они, вероятно, захотят время от времени измерять себя. Ты собираешься сказать им, что они$10^{35}$Планки высокие? Или вы бы предпочли сказать, что несколько лет назад они были полметра высотой, а сейчас — один метр? Это просто пример из моей головы, конечно.

Мораль здесь в том, что единицы СИ позволяют легко рассчитывать числа. Вам нужно всего лишь запомнить префиксы милли- и кило-, например, чтобы говорить о расстояниях, таких малых, как что-то, что вы едва можете видеть, или таких больших, как размер Земли, используя не более четырех цифр. Это просто невозможно с планковскими/натуральными/какими бы то ни было единицами.

Конечно, есть одно предостережение: теоретическая физика. Это единственное место среди всего, чем все занимаются в мире, подавляющее большинство из которых не относится к физике, где важна элегантность уравнений, как сказано в вашей цитате о гравитации. Но кроме этого, во всех остальных разделах физики, а также для повседневной жизни предложенные вами единицы в лучшем случае бесполезны.