物理常量

物理常量（physical constant，台湾译物理常数），又称物理定数、自然常数，指的是物理学中数值固定不变的数。它与数学常数不同，数学常数指的是固定不变的值，但这值不一定与物理测量有关。

在严格定义下，物理“常数”只有数值没有单位，仅是一个纯数，如精细结构常数；而物理“常量”两者皆有，如真空中的光速。由于物理量大多具单位，所以“有量纲常量”的量纲指数不为零，简称常量；“无量纲常量”的量纲指数为零，才简称常数。

物理常数有很多，其中较著名的有真空光速、普朗克常数、万有引力常数、玻尔兹曼常数及阿伏伽德罗常数。它们在宇宙任何地方和任何时刻都假设相同。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，是无量纲量。

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增长而变，但时至今日还没有明确实验证据能证明狄拉克提出的这种可能。但科学家已探测到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（万有引力常数一年约变10⁻¹¹；精细结构常数一年约变10⁻⁵）。

以下是部分物理常量的列表：

量	符号	值	不确定度（×10⁻⁶）
真空光速	<math>c</math>	299792458 m·s⁻¹	准确（定义）
电子电荷、基本电荷	<math>e</math>、<math>e_0</math>	1.602176634×10⁻¹⁹ C	准确（定义）
普朗克常数	<math>h</math>	6.62607015×10⁻³⁴ J·s	准确（定义）
阿伏伽德罗常数	<math>N_A</math>	6.02214076×10²³ mol⁻¹	准确（定义）
玻尔兹曼常数	<math>k</math>、<math>k_B=\frac{R}{N_A}</math>	1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹	准确（定义）
万有引力常数	<math>G</math>	6.67384×10⁻¹¹ m³·kg⁻¹·s⁻²	120
约化普朗克常数	<math>\hbar=\frac{h}{2\pi}</math>	1.054571726×10⁻³⁴ J·s	0.044
法拉第常数	<math>F=N_Ae_0</math>	96485.3365 C·mol⁻¹	0.022
电子质量	<math>m_e</math>	9.10938291×10⁻³¹ kg	0.044
		0.510998928 MeV	0.022
里德伯常量	<math>R_\infty=\frac{m_ec\alpha^2}{2h}</math>	1.0973731568508(65)×10⁷ m⁻¹	0.0000050
精细结构常数	<math>\alpha=\frac{{e_0}^2}{4\pi\varepsilon_0hc}</math>	7.2973525698×10⁻³	0.00032
	<math>\alpha^{-1}</math>	137.035999074	0.00032
电子半径	<math>r_e=\frac{h\alpha}{m_ec}</math>	2.8179403267×10⁻¹⁵ m	0.00097
康普顿波长	<math>\lambda_C=\frac{h}{m_ec}</math>	2.4263102389×10⁻¹² m	0.00065
玻尔半径	<math>a_0=r_e\alpha^{-2}</math>	5.2917721092×10⁻¹¹ m	0.00032
原子质量单位	<math>u=um(</math><chem>^12C</chem><math>)</math>	1.660538921×10⁻²⁷ kg	0.044
质子质量	<math>m_p</math>	1.672621777×10⁻²⁷ kg	0.044
		938.272046 MeV·c⁻²	0.022
中子质量	<math>m_n</math>	1.674927351×10⁻²⁷ kg	0.044
		939.565379 MeV·c⁻²	0.022
磁通量子	<math>\phi_0=\frac{h}{2e_0}</math>	2.067833758×10⁻¹⁵ Wb	0.022
电子荷质比	<math>\frac{-e_0}{m_e}</math>	-1.758820088×10¹¹ C·kg⁻¹	0.022
玻尔磁子	<math>\mu_B=\frac{e_0\hbar}{2m_e}</math>	9.27400968×10⁻²⁴ J·T⁻¹	0.022
电子磁矩	<math>\mu_e</math>	9.28476430×10⁻²⁴ J·T⁻¹	0.022
核磁子	<math>\mu_N=\frac{e_0\hbar}{2m_p}</math>	5.05078353×10⁻²⁷ J·T⁻¹	0.022
质子磁矩	<math>\mu_P</math>	1.410606743×10⁻²⁶ J·T⁻¹	0.024
旋磁比	<math>\gamma_P</math>	2.675222005×10⁸ rad／sT	0.24
量子霍尔阻抗	<math>R_H</math>	25812.8074434 Ω	0.00032
气体常数	<math>R</math>	8.3144621 J·mol⁻¹·K⁻¹	0.91
斯特藩－玻尔兹曼常量	<math>\sigma=\frac{\pi^2{k_B}^4}{60\hbar^3c^2}</math>	5.670373×10⁻⁸ W·m⁻²·K⁻⁴	3.6
维恩常量	<math>b=\lambda_\mathrm{max}T</math>	2.897721×10⁻³ m·K	0.91
真空磁导率	<math>\mu_0</math>	<math>4\pi\times 10^{-7}</math>N·A⁻²	旧定义
真空电容率	<math>\varepsilon_0=(\mu_0c^2)^{-1}</math>	8.85418781762…×10⁻¹² F·m⁻¹	旧定义
自由空间阻抗	<math>Z_0=\mu_0c</math>	376.730 313 461…Ω	旧定义导出

参考文献

• Peter J. Mohr and Barry N. Taylor，"CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 1998"，Journal of Physical and Chemical Reference Data，Vol. 28，No. 6，1999 and Reviews of Modern Physics，Vol. 72，No. 2，2000.[1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）

外部链接

• US National Institute of Standards and Technology (NIST) （页面存档备份，存于互联网档案馆），里面有有列参考的2010年版更新内容。
• Fundamental Physical Constants （页面存档备份，存于互联网档案馆）

参见

• 微调的宇宙
• 常数
  • 数学常数