物理常數和真空电容率

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物理常數和真空电容率之间的区别

物理常數 vs. 真空电容率

物理常數，或称物理定數、物理常量或自然常数，指的是物理学中数值固定不变的物理量。它與数学常数不同，數學常數指的是一个在數值上固定不變的值，但是這個值不一定與物理測量有關。 物理常数有很多，其中比较著名的有真空光速、普朗克常数、万有引力常数、玻尔兹曼常數及阿伏伽德罗常数。它们被假设在宇宙中任何地方和任何时刻都相同。物理常数的物理意义有很多表述形式，普朗克长度表征基本物理长度，真空光速是宇宙中最大的速度，精细结构常数则表征了电子和光子之间的相互作用，是一个无量纲量。 从1937年开始，狄拉克等物理学家开始意识到物理常数有可能随着宇宙年龄的增长而发生变化，但时至今日还没有明确的实验证据能够证明狄拉克提出的这种可能性。但科学家们已经探测到了一些物理量可能每年都依极小的量发生变化，并划定了这种变化幅度可能的上限(万有引力常数变化的量大约是一年10-11；精细结构常数变化的量大约是一年10-5)。 以下是部分物理常數的列表：. 真空电容率，又称为真空介电系数，或電常數，是一个常见於电磁学的物理常数，符号为\epsilon_0\,\!。在国际单位制裏，真空电容率的數值为： 真空電容率\epsilon_0\,\!可以用公式定義為 其中，c_0\,\!是光波傳播於真空的光速，\mu_0\,\!是真空磁導率。 採用國際單位制，光速的數值定義為 299\ 792\ 458\,\!公尺／秒，真空磁導率的數值定義為 4\pi\times 10^\,\! 亨利／公尺。因此，\epsilon_0\,\!的數值也是個定義值。但是，由於\pi\,\!是個無理數；所以，\epsilon_0\,\!只能近似為 這些數值都可以在2006 CODATA報告裏找到。 真空電容率出現於電位移\mathbf\,\!的定義式： 其中，\mathbf\,\!是電場，\mathbf\,\!是電介質的經典電極化強度。 學術界常遇到一個錯誤的觀點，就是認為真空電容率\epsilon_0\,\!是一個可實現真空的一個物理性質。正確的觀點應該為，\epsilon_0\,\!是一個度量系統常數，是由國際公約發表和定義而產生的結果。\epsilon_0\,\!的定義值是由光波在參考系統的光速或基準（benchmark）光速的衍生而得到的數值。這參考系統稱為自由空間，被用為在其它各種介質的測量結果的比較基線。可實現真空，像外太空、超高真空（ultra high vacuum）、量子色動真空（QCD vacuum）、量子真空（quantum vacuum）等等，它們的物理性質都只是實驗和理論問題，應與\epsilon_0\,\!分題而論。\epsilon_0\,\!的含義和數值是一個度量衡學（metrology）問題，而不是關於可實現真空的問題。為了避免產生混淆，許多標準組織現在都傾向於採用電常數為\epsilon_0\,\!的名稱。.

光速

光速，指光在真空中的速率，是一個物理常數，一般記作，精確值為（≈ m/s）。這一數值之所以是精確值，是因為米的定義就是基於光速和國際時間標準上的。根據狹義相對論，宇宙中所有物質和訊息的運動和傳播速度都不能超過。光速也是所有無質量粒子及對應的場波動（包括電磁輻射和引力波等）在真空中運行的速度。這一速度獨立於射源運動以及觀測者所身處的慣性參考系。在相對論中，起到把時間和空間聯繫起來的作用，並且出現在廣為人知的質能等價公式中：.

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真空磁导率

真空磁导率（\mu_0），又称磁场常数、磁常數、自由空間磁导率或磁常數是一物理常數，指真空中的磁导率。实验测得这个数值是一个普适的常数，联系着力学和电磁学的测量。真空磁导率是由運動中的帶電粒子或電流產生磁場的公式中產生，也出現在其他真空中產生磁場的公式中，在国际单位制中，其數值為 真空磁导率是一個常數，也可以定義為一個基礎的不變量，是真空中馬克士威方程組中出現的常數之一。在經典力學中，自由空間是電磁理論中的一個概念，對應理論上完美的真空，有時稱為「自由空間真空」或「經典真空」 ： 在真空中，磁场常数是磁感应强度和磁场强度的比率： 真空磁导率 \mu_0 和真空电容率 \varepsilon_0 以及光速的关系为c^2\varepsilon_0\mu_0.

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