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[严肃内容] 2019年 SI 的新“安培定义”:我当初一些考虑

已有 1225 次阅读 2020-10-3 18:08 |个人分类:痛苦的人生|系统分类:科研笔记| 安培, 定义, 2012, 2008

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[严肃内容] 2019年 SI 的新“安培定义”:我当初一些考虑

  

   如前所述,2019年 SI 的新“安培定义”,实际上是对我 2012-04-12建议的“安培定义”第二方案的细化:我直接采用了“1库仑(C)”,SI采用的是“the flow of 1/(1.602 176 634 x 10–19) elementary charges per second.”

     

   为什么我想到这些?

(1)丘成桐老师2020-09-17说“当你在一门课里面把基本功夫搞扎实以后,你就发现书里面很多是错的”。

   我虽然达不到这个程度,也不可能达到这个程度。但思考和担忧的确是难免的。

   作为教本科生《电工学》的基础课教师,我的硕士专业是“理论电工”。所以对电路理论有专业级的学习。这是我为什么能够提出完善的《电路理论》“互容”概念的直接原因。硕士学位开始的选题属于“大规模集成电路布图”,所以我对集成电路有专业级的入门。这就是我1995年超前美国学者20多年提出“互容传输信号的集成电路”的原因。后来改成了人工智能的基础“定性推理”,后来的硕士学位论文是定性推理的。当看到定性推理里有了“线段”的环时,在1997年我不得不提出了“一般几何曲线上的域”

  

(2)自学了《狭义相对论》、《电动力学》等。忽然发现“某些磁场(电磁波)是依赖参照系(坐标系)的”。

   不免心惊肉跳:安培定义,还有***!

   2008年11月,在教育部主办、南开大学与科学出版社承办的2008年《科学素质教育课程骨干教师高级研修班》上,我2008-11-12 上午接近午饭时做了一个“大会发言”,提到了这两个“心惊肉跳”的发现。

  

(3)2012年的“安培定义”,为什么不用磁场?

   “某些磁场(电磁波)是依赖参照系(坐标系)的”!

   同时,“由于在目前的主流物理学理论中,如狭义相对论、广义相对论、超弦、M理论等中,电量(爱因斯坦在狭义相对论中称之为‘电荷的量’)Q是个不随参照系变化的量,为解决现有安培定义中的缺陷,应该采用特定条件下微观的电荷来解决。”

   用电量代替安培,可能更合适。电流,是电量的定向运动。采用“电量(电荷的量)”,连运动的作用的影响都可以消除了!

   一般认为,磁场是电荷运动的一种效应。采用磁场作为基本单位,或借助磁场或与磁场相关的参数来定义安培,都会遇到“运动”带来的额外麻烦。所以,基本单位,尽可能不用磁场,而是尽可能使用人类现代科技发现的“最具独立性”的客观物理现象

   所以,我2012年建议的第一方案,是“直接用电荷Q(库仑C)作为基本物理单位,而不再使用安培。”

  

(4)实在舍不得安培,就用“将安培定义修改为合适的电荷-时间的比值”吧。

   

(5)根据爱因斯坦的相对论,运动(速度、加速度及其改变,引力等)会带来各种变化,所以,物理量的各种基本单位,尽可能使用受外界影响小的客体。SI基本单位,从宏观转到微观,就是一个这样的巨大进步。其实,采用静止作用定义安培,比采用运动更合理。所以,第一方案是“直接用电荷(库仑C)作为基本物理单位,而不再使用安培。”这样就没有了运动的效应。这是与2005年国际计量委员会(CIPM)建议不同的地方。

   由于《秒(s)- 时间单位》、《米(m)- 长度单位》是已有的SI基本单位,把安培作为电荷和时间的导出单位,可能更合理、更稳定。

           

参考资料:

[1] 中国计量科学研究院,安培(A)- 电流单位 [EB/OL]

https://www.nim.ac.cn/520/node/7.html

   2005年国际计量委员会(CIPM)提出了重新定义质量单位千克和电流单位安培等4个基本单位的建议,其中电流单位安培建议采用基本电荷e 进行重新定义。

[2] 南开新闻网,2008-11-11,科学素质教育课程骨干教师高级研修班在南开举行 [EB/OL]

http://news.nankai.edu.cn/zhxw/system/2008/11/10/000019982.shtml

[3] The International System of Units (SI), The SI base units, The ampere [EB/OL]
https://www.bipm.org/en/measurement-units/
[4] 科学网,2018-11-16,国际计量大会重新定义“千克” 国际单位制迎来重要变革 [EB/OL]
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/11/420020.shtm
[5] 华春雷,2019-02-14,《自然》发文揭开"大科学"背后的沉重真相 [EB/OL]
http://blog.sciencenet.cn/blog-2910327-1162214.html
   但是令人深思的事实是, 那些科学领域中的不知名的独立学者或小团队, 却在科学和技术的最前沿的天际线上在拓荒和耕作. 他们在选择研究课题上, 往往更重视真正的难题和最尖端性问题, 因此, 他们才真正承担了科学前沿区的最大的风险性, 正是他们的努力和工作, 才维持了科学的后驱力, 维持了科学的生命力. 但是, 他们却往往得不到舆论的关注, 没有记者的注意, 无法被聚光灯照射, 在资金上也往往更困难. 这就是该论文所揭示的当今科学界原始森林中的沉重的生态真相. 
[5-2] Lingfei Wu, Dashun Wang, James A. Evans. Large teams develop and small teams disrupt science and technology [J]. Nature volume 566, pages378–382(2019), 2019-02-13 
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0941-9?wpisrc=nl_science&wpmm=1
   Small teams disrupt science and technology by exploring and amplifying promising ideas from older and less-popular work. Large teams develop recent successes, by solving acknowledged problems and refining common designs. Some of this difference results from the substance of science and technology that small versus large teams tackle, but the larger part appears to emerge as a consequence of team size itself.

[6] 刘全慧,2020-09-22,开学第一课,丘成桐给大学生指出一条成材捷径

http://blog.sciencenet.cn/blog-3377-1251601.html

   念好大学里的每门课程的基础上,集中精力把两门以上的专业课程学到通透的程度。达到通透的必由之路是:认真做习题、特别是困难的习题。通透的一个判据是:“当你在一门课里面把基本功夫搞扎实以后,你就发现书里面很多是错的”。

相关链接:

[1] 2020-10-02,[严肃内容] 2019年 SI 的新“安培定义”,是对我2012年第二方案的细化

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1252951.html

[2] 中国科学院科学智慧火花,2012-04-12,SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷

http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1253075.html

[3] 2019-09-11,2019-04-17,[建议] 关于2018年安培新定义的修改或补充建议

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1197586.html

[4] 2019-07-02,记忆:南开大学2008年《科学素质教育课程骨干教师高级研修班》

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1187783.html

[5] 2017-11-24,真傻的学院网页介绍更新(2017-11-23)

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1086643.html

[6] Mutual capacitance-duality principle evolved from planar network[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, 1992, 39(12): 1005 - 1006.

https://ieeexplore.ieee.org/document/207722

[7] 第二类计算机构想[J]. 中国电子科学研究院学报,2011, 6(4): 368-374. 

http://d.wanfangdata.com.cn/periodical/dzkxjspl201104009

https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-KJPL201104010.htm

[8] 一种新型集成电路概念—— 串音计算[N]. 中国科学报,2019-08-15 第7版 信息技术

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/8/348727.shtm

http://news.sciencenet.cn/dz/dznews_photo.aspx?t=&id=33020

蹉跎岁月、痴心不改:

[1] 2012-04-19,增加 SI prefixes 的建议 (Suggestion to add the SI prefixes) 

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-561082.html

[2] 2018-04-03,增加 SI prefixes 的建议 (Suggestion to add the SI prefixes)”再回首

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1107140.html

[3] 2020-03-05,扩展 SI prefixes 的建议(Suggest to extend the SI prefixes)

http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1221975.html

                   

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