Сто́униевские едини́цы — в физике образуют систему единиц, названную в честь ирландского физика Джорджа Джонстона Стони, впервые предложившего их в 1881-м году. Они являются первым историческим примером естественных систем единиц, т.е. единиц измерения, разработанных таким образом, что в качестве безразмерных физических единиц служат определенные фундаментальные физические константы.

Единицы Количество Выражение Значение в единицах СИ Длина (L) Масса (M) Время (T) Электрический заряд (Q) Набор констант, которые Стоуни использовал в качестве основных единиц, следующий:

— скорость света в вакууме, — гравитационная постоянная, — постоянная Кулона, — элементарный заряд.

Это означает, что в единицах Стоуни числовые значения всех этих констант равны единице:

Набор основных единиц Стоуни аналогичен тому, который использовался в единицах Планка, предложенных Планком независимо тридцать лет спустя, но Планк нормализовал постоянную Планка вместо элементарного заряда. (В современном использовании единицы Планка понимаются как нормализующие приведенную постоянную Планка вместо постоянной Планка.) В единицах Стоуни числовое значение приведенной постоянной Планка равно

где — постоянная тонкой структуры. В современной физике единицы Планка используются чаще, чем единицы Стоуни, особенно в квантовой гравитации (включая теорию струн). Редко единицы Планка называют единицами Планка-Стоуни.

История Джордж Стоуни был одним из первых учёных, который понял, что электрический заряд квантуется; из этого квантования и трёх других констант, которые он считал универсальными (скорость из электромагнетизма и коэффициенты в уравнениях электростатической и гравитационной силы), он вывел единицы, которые теперь названы в его честь.Stoney G. On The Physical Units of Nature, Phil.Mag. 11, 381–391, 1881G. Johnstone Stoney, On The Physical Units of Nature , The Scientific Proceedings of the Royal Dublin Society, 3, 51–60, 1883. Retrieved 2010-11-28. Джеймс Г. О'ХараJ.G. O’Hara (1993). George Johnstone Stoney and the Conceptual Discovery of the Electron, Occasional Papers in Science and Technology, Royal Dublin Society 8, 5–28. указал в 1974 г., что полученная Стони оценка единицы заряда, 10-20 ампер-секунд, была от современного значения заряда электрона. Причина в том, что Стоуни использовал приблизительное значение 1018 для числа молекул, присутствующих в одном кубическом миллиметре газа при стандартной температуре и давлении. Используя современные значения постоянной Авогадро , а для объема грамм-молекулы (при стандартных условиях) , современное значение , вместо 1018 Стоуни.

Единицы Стоуни и единицы Планка Длина и энергия Стоуни, вместе называемые шкалой Стоуни, не так уж далеки от длины, энергии и масштаба Планка. Шкала Стоуни и шкала Планка — это масштабы длины и энергии, на которых квантовые процессы и гравитация происходят вместе. Таким образом, в этих масштабах требуется единая теория физики. Единственной заметной попыткой построить такую теорию на основе шкалы Стоуни была попытка Г. Вейля, который связал гравитационную единицу заряда с длиной СтоуниK. Tomilin, "Natural System of Units", Proc. of the XX11 International Workshop on High Energy Physics and Field theory, (2000) 289.H. Weyl, "Gravitation und Elekrizitaet", Koniglich Preussische Akademie der Wissenschaften (1918) 465–78H. Weyl, "Eine Neue Erweiterung der Relativitaetstheorie", Annalen der Physik 59 (1919) 101–3. и, по-видимому, вдохновил Дирака на увлечение гипотезой больших чисел.G. Gorelik, "Hermann Weyl and Large Numbers in Relativistic Cosmology", Einstein Studies in Russia, (ed. Y. Balashov and V. Vizgin), Birkhaeuser. (2002). С тех пор шкала Стоуни в значительной степени игнорировалась в развитии современной физики, хотя время от времени она всё ещё обсуждается.M. Castans and J. Belinchon (1998). "Enlargement of Planck's System of Absolute Units", preprint: physics/9811018

Сноски

Категория:Естественные системы единиц