物理常數

物理常數（physical constant，中國大陸譯物理常量），又稱物理定數、自然常數，指的是物理學中數值固定不變的數。它與數學常數不同，數學常數指的是固定不變的值，但這值不一定與物理測量有關。

在嚴格定義下，物理「常數」只有數值沒有單位，僅是一個純數，如精細結構常數；而物理「常量」兩者皆有，如真空中的光速。由於物理量大多具單位，所以「有因次常量」的因次指數不為零，簡稱常量；「無因次常量」的因次指數為零，才簡稱常數。

物理常數有很多，其中較著名的有真空光速、普朗克常數、萬有引力常數、波茲曼常數及亞佛加厥常數。它們在宇宙任何地方和任何時刻都假設相同。物理常數的物理意義有很多表述形式，普朗克長度表徵基本物理長度，真空光速是宇宙中最大的速度，精細結構常數則表徵了電子和光子之間的交互作用，是無因次量。

1937年開始，狄拉克等物理學家開始意識到物理常數有可能隨著宇宙年齡增長而變，但時至今日還沒有明確實驗證據能證明狄拉克提出的這種可能。但科學家已探測到一些物理量可能每年都依極小的量發生變化，並劃定了這種變化幅度可能的上限（萬有引力常數一年約變10⁻¹¹；精細結構常數一年約變10⁻⁵）。

以下是部分物理常數的列表：

量	符號	值	不確定度（×10⁻⁶）
真空光速	$c$	299792458 m·s⁻¹	準確（定義）
電子電荷、基本電荷	$e$、$e_{0}$	1.602176634×10⁻¹⁹ C	準確（定義）
普朗克常數	$h$	6.62607015×10⁻³⁴ J·s	準確（定義）
亞佛加厥常數	$N_{A}$	6.02214076×10²³ mol⁻¹	準確（定義）
波茲曼常數	$k$、$k_{B}={\frac {R}{N_{A}}}$	1.380649×10⁻²³ J·K⁻¹	準確（定義）
萬有引力常數	$G$	6.67384×10⁻¹¹ m³·kg⁻¹·s⁻²	120
約化普朗克常數	$\hbar ={\frac {h}{2\pi }}$	1.054571726×10⁻³⁴ J·s	0.044
法拉第常數	$F=N_{A}e_{0}$	96485.3365 C·mol⁻¹	0.022
電子質量	$m_{e}$	9.10938291×10⁻³¹ kg	0.044
		0.510998928 MeV	0.022
芮得柏常量	$R_{\infty }={\frac {m_{e}c\alpha ^{2}}{2h}}$	1.0973731568508(65)×10⁷ m⁻¹	0.0000050
精細結構常數	$\alpha ={\frac {{e_{0}}^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}hc}}$	7.2973525698×10⁻³	0.00032
	$\alpha ^{-1}$	137.035999074	0.00032
電子半徑	$r_{e}={\frac {h\alpha }{m_{e}c}}$	2.8179403267×10⁻¹⁵ m	0.00097
康普頓波長	$\lambda _{C}={\frac {h}{m_{e}c}}$	2.4263102389×10⁻¹² m	0.00065
波耳半徑	$a_{0}=r_{e}\alpha ^{-2}$	5.2917721092×10⁻¹¹ m	0.00032
原子質量單位	$u=um($${\ce {^12C}}$$)$	1.660538921×10⁻²⁷ kg	0.044
質子質量	$m_{p}$	1.672621777×10⁻²⁷ kg	0.044
		938.272046 MeV·c⁻²	0.022
中子質量	$m_{n}$	1.674927351×10⁻²⁷ kg	0.044
		939.565379 MeV·c⁻²	0.022
磁通量子	$\phi _{0}={\frac {h}{2e_{0}}}$	2.067833758×10⁻¹⁵ Wb	0.022
電子電荷質量比	${\frac {-e_{0}}{m_{e}}}$	-1.758820088×10¹¹ C·kg⁻¹	0.022
波耳磁元	$\mu _{B}={\frac {e_{0}\hbar }{2m_{e}}}$	9.27400968×10⁻²⁴ J·T⁻¹	0.022
電子磁矩	$\mu _{e}$	9.28476430×10⁻²⁴ J·T⁻¹	0.022
核磁子	$\mu _{N}={\frac {e_{0}\hbar }{2m_{p}}}$	5.05078353×10⁻²⁷ J·T⁻¹	0.022
質子磁矩	$\mu _{P}$	1.410606743×10⁻²⁶ J·T⁻¹	0.024
旋磁比	$\gamma _{P}$	2.675222005×10⁸ rad／sT	0.24
量子霍爾阻抗	$R_{H}$	25812.8074434 Ω	0.00032
氣體常數	$R$	8.3144621 J·mol⁻¹·K⁻¹	0.91
斯特凡－波茲曼常量	$\sigma ={\frac {\pi ^{2}{k_{B}}^{4}}{60\hbar ^{3}c^{2}}}$	5.670373×10⁻⁸ W·m⁻²·K⁻⁴	3.6
維因常量	$b=\lambda _{\mathrm {max} }T$	2.897721×10⁻³ m·K	0.91
真空磁導率	$\mu _{0}$	$4\pi \times 10^{-7}$N·A⁻²	舊定義
真空電容率	$\varepsilon _{0}=(\mu _{0}c^{2})^{-1}$	8.85418781762…×10⁻¹² F·m⁻¹	舊定義
自由空間阻抗	$Z_{0}=\mu _{0}c$	376.730 313 461…Ω	舊定義導出

參考文獻

• Peter J. Mohr and Barry N. Taylor，"CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 1998"，Journal of Physical and Chemical Reference Data，Vol. 28，No. 6，1999 and Reviews of Modern Physics，Vol. 72，No. 2，2000.[1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

外部連結

• US National Institute of Standards and Technology (NIST) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），裡面有有列參考的2010年版更新內容。
• Fundamental Physical Constants （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

參見

• 微調的宇宙
• 常數
  • 數學常數