什么是常数（常数的定义）

什么是常数,常数的定义(1)

物理学上，常数和常量有区别——量纲指数不同，不应混淆。

撰文 | 杨大卫（河北师范大学物理学院）

来源 | 选自《物理》2023年第4期

2019年3月，科学出版社出版了物理学名词委正式公布的《物理学名词》(第三版) [1]，其中与constant相关的部分术语的中文译名如表1所示。

表1《物理学名词》(第三版)中与constant相关的部分术语的中文译名

什么是常数,常数的定义(2)

同年5月14日，计量学名词委员会对国际上新公布的关于“千克”、“开尔文”、“摩尔”等SI基本单位的英文定义，发布了《中文新定义》[2]。其中与《物理学名词》不同的是，将Planck constant h、Boltzmann constant k和Avogadro' s constant NA一律译为某某常数。

什么是常数,常数的定义(3)

国际上是如何认定的呢？

国际科学技术数据委员会于2019年6月10日公布了CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants：2018[4]。其部分内容如表2所列。该表有四栏，分别为：Quantity (量)、Symbol (符号)、Numerical value (数值) 和Unit (单位)。表中所列全部the fundamental physical constants均收在“quantity”栏内。既然它们都在“量”的名下，当然其总称不是“基本物理常数”，而是“基本物理常量”，其中既包括有量纲常量 (dimensional constant)，如普朗克常量 (Planck constant)；也包括无量纲常量(dimensionless constant)，如精细结构常数 (fine-structure constant)。前者量纲指数不为零，可简称常量；后者量纲指数为零，才可称为常数。

表2 CODATA中部分constant

什么是常数,常数的定义(4)

在物理学中，常数只有数值没有单位，仅是一个纯数，例如精细结构常数(α=1/137.035999084)。而常量既有数值又有单位，例如真空中的光速(c=299792458 m/s)。总之，量=数·单位，二者具有本质的差异。换一个视角，如果将物理常数的单位认作“1”，那么常数也可看做是常量的子集，此时可以把常数称作“常量”，但反之绝不能把常量叫常数，显然后者这种称谓不合逻辑。

将常量称为常数，之所以不妥，还因为常量 (有量纲常量) 的数值大小与它所在方程使用的单位制有关，单位制变了，该量的数值也会变化，当然不宜称其为常数。例如真空中的光速在国际制、高斯制和原子制中的数值分别为299792458 m/s、29979245800 cm/s和137.035999084=α^（-1），显然它不是常数[5]。而常数 (无量纲常量) 的数值大小与它所在方程使用的单位制无关，这才是真正的常数，例如精细结构常数的倒数α^（-1）在国际制的值与在高斯制和原子制的值，三者均相等。

当然，中西文化的差异对学术名词的称谓是有影响的。英语中虽有number (数) 和quantity (量) 二词，但英语词类 (总共十类) 中却只有数词而无量词，语句中根本没有constant number与constant quantity这两个词组。而汉语词类 (总共十二类) 中既有数词又有量词，将数词与量词结合，很容易理解量与数的区别，故而在名词审定时，对constant的译名需要根据具体情况来区分它是常数还是常量。但不少人，阅读英文文献多了，对constant已经形成思维定式，不去思考它在文中的实际属性究竟是常数还是常量，一律习惯性地称其为常数。

如果再浏览一下科学出版社、高等教育出版社和人民教育出版社出版的大学和中学的各种物理课本，就会发现它们绝不会混淆常量与常数。青少年学生们从初中二年级就开始学习数与量的区别。人们担心一旦前述的《中文新定义》成为国家标准，将会使教材出版界和物理教师们非常尴尬。

参考文献

[1] 物理学名词审定委员会. 物理学名词(第三版). 北京：科学出版社，2019

[2] 国际单位制7个基本单位的中文新定义. http://www.cnterm.cn/xwdt/tpxw/201905/t20190514_490201.html

[3] 沈乃澂译，刘寄星校 .第 16 章单位、标准和常量 .见：Brown L M et al 编，刘寄星主译 .20世纪物理学(第 3 卷). 北京：科学出版社，2016

[4] CODATA. Recommended Values of the Fundamental Physical Constants：2018. 2019，https://physics.nist.gov/cuu/pdf/wall_ 2018.pdf

[5] 梁灿彬，曹周键 . 量纲理论与应用 . 北京：科学出版社，2020

本文经授权转载自微信公众号“中国物理学会期刊网”。

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