通过统一单位探求未知物理定理的方法　　

永川中学:李泽言   指导老师：廖光兵　　

【摘要】通过物理公式推导统一单位将物理公式中比例系数消去，直接人为定义有用或正在定义的物理量，从而提出物理定理。　　

【关键词】物理量定义方程式，单位制，比例系数，未知物理定理。　　

物理学中有许多公式定理具有一个比例系数，而造成比例系数的原因是人为定义的单位不同，为了联系各物理量使之可以进行计算或探究，而对比例系数更深刻的分析或许可以找到新的理论。　　

未知物理定理　　

在当今，物理学已经在前人的理论上有了飞速的发展，并提出了量子理论等高深的知识，但探索是无止境的，物理学尚且有很多未知的难题（如大统一理论的建立）。现在已经有观测数据与一定物理性质，但没有找到真正简约的物理公式描述。像这样的物理定理既是未知物理定理。　　

比例系数的产生　　

从万有引力定律来看，我们知道引力和r  m  M成比例，但因为单位不同，所以不能进行计算，而人为的测量出G。比例系数就是把他们联系到一起可以实际计算的。比例系数K也是在不同情况有所不同，K=1，K≠1或者K代表一个物理量。某一公式是某一物理量单位的定义方程，一般是常数l，我们知道在力学公式F=Kma等式中K=1，在国际单位(SI) 制中力的单位是牛顿，牛顿的单位就是根据牛顿的第二定律定义的，则F = ma 就是力这个物理量的定义方程。在静电场中，点电荷之间的相互作用力。实验表明它与电量积q成正比 ，与距离r平方成反比，写成等式就出现比例系数 F = kQq/r²，从第一例知这里k≠1，因它不是力的单位牛顿的定义方程，但在CGSE（绝对静电单位）单位制中，选定这个公式作为电量的定义方程式，既然方程中有一个物理量的单位是待定的，这k就带有了单位。所以K的值与单位制的选取有关，通过改变单位制则可以将K的单位去掉。　　

通过物理公式及比例系数推导未知物理公式　　

这里讲述的方法就是将上述的K变为常数1的方法，也是建立新单位制的方法。从古至今已经提出了非常多的具有比例系数的定理公式，而比例系数的值却毫无规则，如：G=6.67259×10¹¹m³/kg s²，我们可以在同一个单位制（比如国际单位制）下运用数学中定义函数与联立方程组的原理人为定义新的单位，例如a为新单位a=f₁（m），m则是基本单位米，同理定义其他6个关于6个基本单位的某个函数（下称基本单位函数），通过单位换算使物理公式中的导出单位变成基本单位后将7个关于基本单位的函数带入到足够多的物理公式中，同时比例系数也因化为数字和基本单位函数组成的式子，在足够多的物理公式同时联立将形成含有7个不同未知数的方程组而因为比例系数的数值仍然存在，这时将所有的数值降为1这样所有的基本单位函数都将分得一定数值，例如F=GMm/r²变为F=Mm/r²后 M m与r都将分得一定值使得G变为1 从而基本单位函数f₂（x）=g（m）这时g（m）表示将G变为1后m这个单位的变化，简单来说就是用f₂（x）代替原有单位使比例系数从常数加单位的式子变为1。 将F=GMm/r2  变为f₂ （m）*f₂ （kg）/f₂ （s）²= f₂ （m）*f₂ （kg）/f₂ （s）²（注：f₂（x）是等于g（x）后的函数，不等于关于基本单位的函数f_?1，但是是f₁通过g（x）变化而来）这样G就被变为1且左右两边表示同一量，这时的f₂就是我们新定义的基本单位，而此时重新定义后的单位也会引起物理量本身的变化。此时这7个（可能远不止7个）物理量将重新组成新的物理公式，并且他们所构成的物理公式中所有比例系数都为1或者简单的常数，在计算统一单位过程中则可以形成统一单位与国际单位制的关系，使其二者可以相互转换。　　

简化比例系数之后和改变单位制后的作用　　

有以下例子：查阅相关资料，大统一理论如果完成，可以将4种基本作用用一个定理概括，也有科学家证明在11维空间中这4种作用为同一种作用经过扭曲后的不同形式。而我们使用比例系数为1的物理公式得到的统一理论公式必将也是一个比例系数为1的公式。这样我们可以通过计算机随机或有规律的排列组合将重新定义的基本物理量不断几几组合成物理单位如 F=A×B÷C³+D⁴…..等等等等，通过这样形成的物理单位不会出现任何待定物理单位，既弥补像万有引力公式中因单位定义不同使比例系数有单位的问题，这样排列组合形成的每一个物理量的方程都是该物理量的定义方程。例如：A为kg变形后单位（但意义可能与质量不同）B为m（长度）变形后单位，C为s（时间）变形后单位，得到A×B/C²（力）。这可以直接定义它的物理性质，然后将新单位转化为国际制单位即是现在力的单位。 对大统一的推导方法可以如下：用现有观察到的一些数据化为重新定义后的物理量，再带入到F=A×B÷C³+D⁴…..的公式，一直试错，总会得到成立的式子，这个式子就是统一理论的公式，这便是没有比例系数（比例系数为1）的好处，只有在这种单位制才可以进行试错，而现在的单位制因为比例系数的存在是无法尝试的，而没有比例系数的物理公式将各物理量的关系一目了然，可以很方便的从得到后的方程式中探究各个物理量满足怎样的关系。　　

总结　　

    在国际单位制中，因为定义或者为方便造成单位的缺陷，在一些复杂物理公式下，这些单位间的不协调使比例系数带有单位来协调，而只要不是这个物理量的定义方程则K都将带有单位，这些系数只起到方便计算的作用，对物理公式的研究却产生了阻力，我们通过数学方法求出能弥补国际单位制的不足或缺陷，能让这这个统一单位制下的所有物理量的方程式都是它的定义方程式，从而是对未知的物理量或者物理定理的一种直接定义法，再研究它们和基本的物理量的关系从而提出文字定理。当然建立这样的统一单位需要极大量的物理公式与计算机的配合，必定是个较大的工程。　　

                               【文献参考】　　

[1]王国强 谢红：物理公式中的比例系数  郧阳师范高等专科学校学报 2000年20—6　　

2016年2月2号　　

老师评语：在所学物理知识上通过推导加以查阅资料所完成，非常有创新意识。从理论上也有可行性。