¿Cuáles son las cantidades físicas básicas? La Ciencia y la Tecnología mejoran el futuro

En primer lugar, no está claro exactamente lo que está preguntando. ¿Pretendía preguntar acerca de las cantidades base , donde base es una matemática asociada con la base de un espacio vectorial? ¿O quiso decir básico en un sentido más cotidiano correspondiente a fundamental , ninguno de los cuales es un término técnico en metrología?

Las cantidades base han variado a lo largo de los años, incluso dentro del sistema métrico. En preparación para el advenimiento de SI en 1960, la Conferencia General de Pesos y Medidas de 1954 decidió abrogarlos a todos y establecer un sistema de 6 dimensiones, lo que significa que hay 6 cantidades base y 6 unidades base correspondientes. La Conferencia General de Pesos y Medidas de 1971 agregó una séptima dimensión para una séptima cantidad base y, en consecuencia, una séptima unidad base. Ese es el sistema en el que baso mi respuesta. Si miramos el folleto de SI (https://www.bipm.org/utils/commo…), la fuente de toda la información técnica e histórica clave oficial sobre SI. Los eventos históricos se encuentran en la Sección 1.8 y el Apéndice 1 en orden cronológico. En relación con la pregunta en cuestión, las Secciones 1.2, 1.3 y 2.1.2 describen el Sistema Internacional de Cantidades (ISQ), con sus cantidades base y las unidades base SI correspondientes. La Tabla 1 en la Sección 2.1.2 enumera las cantidades base y las unidades base correspondientes:

longitud: metro (m)
masa: kilogramo (kg)
tiempo, duración: segundo (s)
corriente eléctrica: amperios (A)
temperatura termodinámica: kelvin (K)
cantidad de sustancia: mol (mol) [el agregado en 1971]
intensidad luminosa: candela (cd)

¿Qué cantidades son más básicas o fundamentales en que todo lo demás depende de ellas? Desde un punto de vista matemático, tal pregunta no tiene sentido, porque en un espacio vectorial, somos libres de cambiar arbitrariamente lo que consideramos como el conjunto base (de vectores base) siempre que el conjunto sea linealmente independiente. Si tenemos dos vectores distintos de cero u y v, de modo que no hay un escalar k que produzca v = ku , entonces { u , v | constituiría una base establecida para un espacio bidimensional, y también lo sería { u + v , u – 2 v }. Desde un punto de vista matemático, es totalmente arbitrario cuál de esos dos, o cualquiera de un conjunto infinito de otros pares} como base. Si pregunta desde el punto de vista de la física, qué medidas dependen de qué otras medidas, tomemos las que no dependen de otra cosa. Eso funciona de una manera muy limitada porque todas las mediciones dependen de algo dado. La pregunta específica más común a lo largo de estas líneas es la carga eléctrica versus la corriente eléctrica, por lo que 1 A = 1 C / s es la forma común para que las personas piensen al respecto, pero la manipulación algebraica dice que 1 C = 1 A · s, y hay no hay razón para considerar la división como una operación favorecida sobre la multiplicación; el coulomb se basa en la ley de Coulomb que es una ley central en electromagnetismo con mucho apoyo experimental, pero el amperio se basa en la ley de Ampère que tiene igual importancia y apoyo: solo se puede elegir uno y ese fue el amperio. Históricamente, la elección del conjunto de cantidades base ha dependido de consideraciones teóricas y experimentales, así como de la precisión relativa y la precisión de que las unidades podrían determinarse con la tecnología del tiempo (que cambia con el tiempo). Hay una renovación importante de la IS prevista para finales de 2018. El Comité Internacional de Pesos y Medidas, que brinda apoyo y recomendaciones a las Conferencias Generales sobre Pesos y Medidas, ha estado reflexionando sobre cómo considerar y describir estos cambios en un noveno evento asociado. edición del folleto SI. Desde un punto de vista práctico, las cantidades base del SI están cambiando de manera efectiva, pero hacer que el ISQ siga eso y cambie el conjunto oficial de cantidades provocaría cambios en una gran cantidad de documentos en muchas organizaciones, algo que es matemáticamente innecesario porque todos los conjuntos de bases para un el espacio vectorial genera el mismo espacio vectorial, por lo que no importa qué conjunto de bases utilice para fines de definición y qué conjunto de bases utilice prácticamente, y que sean diferentes, porque ambos conjuntos de bases generan el mismo espacio vectorial que es ISQ y SI . Desde un punto de vista filosófico, ya no será realmente necesario referirse a un conjunto base y tener cantidades y unidades base. Cualquier cambio en el concepto actual de cantidades base y unidades base sería una gran cantidad de trabajo y pondría en riesgo grave la renovación necesaria de SI, todo por un cambio que matemáticamente no es importante. Como resultado, el CIPM recomienda que la CGPM 2018 realice los cambios en las definiciones de kilogramo, amperio, kelvin y mol, pero no realice cambios en este momento en el ISQ y qué unidades se consideran como base. Posteriormente, las deliberaciones sobre qué hacer a largo plazo sobre el concepto de cantidades base y unidades versus contrapartidas derivadas pueden ocurrir sin la presión indebida de una fecha límite. La base práctica resultante de la renovación anticipada de 2018 será:

frecuencia: Hz = s⁻¹
velocidad, velocidad: m / s = m · s⁻¹
acción: J · s = kg · m² · s⁻¹
carga eléctrica: C = A · s
energía dividida por temperatura: J / K = kg · m² · s⁻² · K⁻¹
cantidad recíproca de sustancia: mol⁻¹
eficacia luminosa: lm / W = cd · sr · kg⁻¹ · m⁻² · s³

En otras palabras, ninguna unidad base definida como tal será prácticamente una unidad base. Matemáticamente, el orden no importa. Desde un punto de vista práctico, los tres primeros deben estar en el orden indicado anteriormente; los últimos cuatro pueden intercambiarse entre ellos en cualquier orden.

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