看了戴世强老师“无量纲化→量纲一化?天大笑话!”一文(http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=365110) , 很有同感。今年上半年,我也遇到了同样的事:一位编辑非要把我写的一些科普文章中的“无量纲”(dimensionless) 一词全部改成“量纲一”。我向他提出质疑,他说这是国家标准规定的。我感到莫明其妙,编辑跟我吐了实情:他也认为改成量纲一没有什么道理,但是上级要检查他们的出错率,真正的错误未必查得出来也不见得有人查,而象这种“不遵守国家标准”的错误则一定会检查而且也很容易查,如果不改这是一定要算出错,要扣奖金的。既然如此,我也不难为这位编辑了,但我要求他把那份国家标准发给我,以便今后开会讨论天文名词的时候提出意见。果然,我得到了附件中这份国家标准:GB 3101-93: 《有关量、单位和符号的一般原则》。
该标准由全国量和单位标准化技术委员会秘书处负责起草,主要起草人为姜云祥、赵彤、杜荷聪、赵燕。整个文件长20页,但其中涉及量纲的部分只有1页的篇幅。真正有关的部分只有这样几句话:
(关于任一量Q可以表达为若干基本量的乘积):
“量Q的量纲可以表示为量纲积 dim Q = Aˆ alpha Bˆbeta Cˆgamma ...”。。。
“所有量纲指数都等于零的量往往称为无量纲量。其量纲积或量纲为
Aˆ0 Bˆ0 Cˆ0 ...=1,这种量纲一的量表示为数。”
后面还有:“任何量纲一的量的一贯单位都是一,符号是1。在表示量值时它们一般并不明确写出。”
从这一段话看,其实严格地说,这个国家标准中并没有说不能使用“无量纲”这个说法,它本身也承认“ 所有量纲指数都等于零的量往往称为无量纲量”。但是,它提出了一个新的说法,叫做“量纲一”,这是过去没有或很少有人使用的说法。
如果一个量的量纲积等于1,是不是说“无量纲”这个词就错了呢?标准正文里并未讨论这个问题,但是从实践中“无量纲”被禁用看,显然全国量和单位标准化技术委员会就是这么理解的,虽然它没有给出理由,而且甚至未能在标准正文中明确提出这一点。我猜想,它认为既然量纲积或者量纲等于1,那么就不能说没有量纲,所以“无量纲”就错了。
我认为这样的观点是值得商榷的。通常我们讨论某个物理量的量纲的时候,常常说“这个量的量纲是长度”或者“这个量的量纲是长度的三次方”等等,因此,真正的量纲指的是某个基本物理量的幂次或它们的乘积,这才是其本意。某个量如果不能表达成这种形式,最恰当的说法就是其无量纲或量纲指数为0。当然,我们也未尝不可以根据数学里任何量的0次幂等于1的约定,把这样的量约定为量纲等于1,但这一用法并不比“无量纲”的用法更科学合理。
从实践上看,无量纲或dimensionless是世界通行的用法,而“量纲一”的说法则以前没有人采用。而且,这种用法很容易与某些领域的习惯用法产生冲突。比如,在量子场论中,通常使用自然单位制,所有的量都表达为质量的幂次(比如长度或时间的量纲都是质量的负一次幂)。在量子场论的文献中,常常提到某个算符具有量纲n, 比如“O是一个量纲为1的算符(O is a dimension one operator)”。这句话的意思是O的量纲是质量的1次幂。如果按照上述标准的表达方式,则应该说 “O是一个量纲指数为1的算符(O is an operator with dimension index one)”。然而实际上, 前者已经被广泛使用,而且表达比较简洁。现在国家标准推荐的“量纲一”的说法,很容易与上述习惯用法造成冲突,导致误解。
从汉语的用法上看,“无量纲”是动宾结构,用作形容词很便利,比如说“无量纲量”是很顺口的说法。而“量纲一”这个词把名词和数词拼起来本身就不规范,用作形容词的正确说法应该是 “量纲为一的”,但是“量纲为一的量”又太罗嗦了,标准的作者们只好引入了“量纲一”这样一种很不符合汉语习惯的说法。
因此,正如戴世强老师所说的,用“量纲一”代替“无量纲”是天大的笑话。
从关于“无量纲vs量纲一”的热烈讨论和大量反对意见可以看出,上述国家标准的制定基本是全国量和单位标准化技术委员会秘书处的少数几个人在并没有广泛征求意见的情况下,根据自己的想法任意决定的。这不能不说是草率和霸道的。而有关部门强行执行此标准的作法更是非常蛮横的,因为国家标准里虽然提出了“量纲一”的新用法,但也没有明确说不准使用“无量纲”一词,而有关部门却就此禁止了“无量纲”一词的使用。是谁赋予了这些部门的官员这样的权力?
GB3101-1993
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