为何没有什么物理量的单位是 sin(kg)·log(m)

2013-10-13 1:27 am
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物理量的单位总是由基本单位(质量、长度、时间等)的幂相乘得来的。比如,能量的单位就是 1J = kg·m2·s-2 。为什么没有什么物理量,它是由基本单位通过更复杂的形式导出的?比如说,为何没有什么物理量,它的单位是 sin(kg)·log(m) ?

这是一个非常有趣,无疑也是非常深刻的问题。它让我们开始认真思考一个看上去很不像问题的问题:什么是物理量?什么是物理单位?我们需要去挖掘物理量和物理单位的最基本、最本质的性质。
网站上的标准答案是,只有这种形式的导出单位才能保证,在不同的单位制下,得到的导出单位是等价的。
具体地说,物理单位的作用就是用来描述,当各个基本单位的尺度变化以后,这个物理量会发生怎样的变化。比如说,密度单位是质量除以长度的三次方,就表明如果质量扩大到原来的 2 倍(或者说单位量变成了原来的 1/2 ),长度扩大到原来的 4 倍(或者说单位量变成了原来的 1/4 ),那么这个物理量将会变成原来的 2/43 = 1/32 。
现在,假设某个物理量的单位是质量的正弦乘以长度的对数。按照国际标准单位制,这个单位是 sin(kg)·log(m) 。假如单位换成了 sin(g)·log(cm) ,那么这个物理量将会变成原来的 sin(1000)·log(100) ≈ 3.80792 。再继续换算成 sin(mg)·log(mm) ,物理量应该继续变成原来的 sin(1000)·log(10) ≈ 1.90396 。但是,如果从 sin(kg)·log(m) 直接变到 sin(mg)·log(mm) ,物理量应该变成原来的 sin(1 000 000)·log(1000) ≈ -2.41767 ,这就和前面的结果矛盾了。利用一些微积分知识可以证明,如果一个合成物理单位不会出现这样的问题,它必然是基本单位的幂的乘积的形式。
不过,这个解释并不能让我十分满意。大家怎么看呢?

回答 (1)

2013-10-13 4:17 am
✔ 最佳答案
Q: 為何沒有物理量的單位是sin(kg).log(m)?

A: There is some inherent mistake in your defined physical parameter. It is mathematically wrong to have the sine function of a mass (no matter it is in kg, g or mg), and log function of a length (in m, cm or mm).

Mathematics tells us that we only have sine of an angle (the angle is expressed either in units of degree or radian), and the log fuction can only be operated on a pure number (i.e. a dimensionless quantity).

Therefore, to write "sine of a mass" and "log of a length" violate the basic mathematical concept of these two functions.


收錄日期: 2021-04-13 19:45:03
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20131012000051KK00140

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