Константы в с: Константы и переменные: числовые, символьные, строковые

Символьные константы строк C-style в C++ | Уроки С++

  Обновл. 16 Авг 2020  | 

Из материалов урока №79 мы уже знаем, как создать и инициализировать строку C-style:

#include <iostream>

int main()
{
char myName[] = «John»;
std::cout << myName;

return 0;
}

Язык C++ поддерживает еще один способ создания символьных констант строк C-style — через указатели:

#include <iostream>

int main()
{
const char *myName = «John»;
std::cout << myName;

return 0;
}

Хотя обе эти программы работают и выдают одинаковые результаты, выделение памяти в них выполняется по-разному.

В первом случае в программе выделяется память для фиксированного массива длиной 5 и инициализируется эта память строкой John\0. Поскольку память была специально выделена для массива, то мы можем изменять её содержимое. Сам массив рассматривается как обычная локальная переменная, поэтому, когда он выходит из области видимости, память, используемая им, освобождается для других объектов.

Что происходит в случае с символьной константой? Компилятор помещает строку John\0 в память типа read-only (только чтение), а затем создает указатель, который указывает на эту строку. Несколько строковых литералов с одним и тем же содержимым могут указывать на один и тот же адрес. Поскольку эта память доступна только для чтения, а также потому, что внесение изменений в строковый литерал может повлиять на дальнейшее его использование, лучше всего перестраховаться, объявив строку константой (типа const). Также, поскольку строки, объявленные таким образом, существуют на протяжении всей жизни программы (они имеют статическую продолжительность, а не автоматическую, как большинство других локально определенных литералов), нам не нужно беспокоиться о проблемах, связанных с областью видимости. Поэтому следующее в порядке вещей:

const char* getName()
{
return «John»;
}

В фрагменте, приведенном выше, функция getName() возвращает указатель на строку C-style John. Всё хорошо, так как John не выходит из области видимости, когда getName() завершает свое выполнение, поэтому вызывающий объект всё равно имеет доступ к строке.

std::cout и указатели типа char

На этом этапе вы, возможно, уже успели заметить то, как std::cout обрабатывает указатели разных типов. Рассмотрим следующий пример:

#include <iostream>

int main()
{
int nArray[5] = { 9, 7, 5, 3, 1 };
char cArray[] = «Hello!»;
const char *name = «John»;

std::cout << nArray << ‘\n’; // nArray распадается в указатель типа int
std::cout << cArray << ‘\n’; // cArray распадается в указатель типа char
std::cout << name << ‘\n’; // name уже и так является указателем типа char

return 0;
}

Результат выполнения программы на моем компьютере:

0046FAE8
Hello!
John

Почему в массиве типа int выводится адрес, а в массивах типа char — строки?

Дело в том, что при передаче указателя не типа char, в результате выводится просто содержимое этого указателя (адрес памяти). Однако, если вы передадите объект типа char* или const char*, то std::cout предположит, что вы намереваетесь вывести строку. Следовательно, вместо вывода значения указателя — выведется строка, на которую тот указывает!

Хотя это всё замечательно в 99% случаев, но это может привести и к неожиданным результатам, например:

#include <iostream>

int main()
{
char a = ‘R’;
std::cout << &a;

return 0;
}

Здесь мы намереваемся вывести адрес переменной a. Тем не менее, &a имеет тип char*, поэтому std::cout выведет это как строку!

Результат выполнения программы на моем компьютере:

R╠╠╠╠╜╡4;¿■A

Почему так? std::cout предположил, что &a (типа char*) является строкой. Поэтому сначала вывелось R, а затем вывод продолжился. Следующим в памяти был мусор. В конце концов, std::cout столкнулся с ячейкой памяти, имеющей значение 0, которое он интерпретировал как нуль-терминатор, и, соответственно, прекратил вывод. То, что вы видите в результате, может отличаться, в зависимости от того, что находится в памяти после переменной a.

Подобное вряд ли случится с вами на практике (так как вы вряд ли захотите выводить адреса памяти), но это хорошая демонстрация того, как всё работает «под капотом» и как программы могут случайно «сойти с рельсов».

Оценить статью:

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях:

Переменные и константы

Переменные

Любая программа обрабатывает данные (информацию, объекты). Данные, с которыми работает программа, хранятся в памяти компьютера (чаще оперативной). Программа должна знать, где они лежат, каким объемом памяти она располагает, как следует интерпретировать данные (например, как числа или строки). Для обеспечения программе доступа к участкам памяти существует механизм переменных.

Переменные описываются в начале программы и как бы сообщают о том, с какими данными будет работать программа и какой объем памяти они займут. Другими словами, резервируется память. Но это не значит, что в эти ячейки памяти помещаются конкретные значения (данные). На момент резервирования памяти в них может быть что угодно.

В процессе выполнения программы в ячейки памяти будут помещаться конкретные значения, извлекаться оттуда, изменяться, снова записываться. Мы же через программу обращаемся к ним посредством имен переменных, которые были описаны в начале программы.

Имена переменных могут быть почти любым сочетанием английских букв и цифр (без пробелов). Нельзя чтобы имена переменных совпадали со словами, которые являются какими-либо командами самого языка программирования. Нельзя начинать имена переменных с цифры или специального символа. Для того чтобы имена переменных были удобны для восприятия, надо стараться придерживаться пары правил. Если программа не простейший пример, то имена переменных должны быть осмысленными словами или их сокращениями. Желательно, чтобы имена переменных не были слишком длинными.

В Pascal прописные и строчные буквы в именах переменных не различаются.

При описании переменных указывается не только их имя, но и тип. Тип переменных сообщает о том, сколько отвести под них памяти и что за данные там планируется сохранять. Точнее хранится там всегда будут числа в двоичной системе счисления. Но что они значат, может быть чем угодно: целым или дробным числом, символом, строкой, массивом, записью и др. Т.е. тип переменной определяет то, что мы можем сохранить в участке памяти, с которым связана описываемая переменная.

В примере ниже происходит ввод значений трех переменных разных типов и выполнение допустимых для их типов операций. Если тип переменных integer, то им можно присваивать только целые числа в диапазоне от -32768 до 32767. Под тип integer в языке программирования Паскаль отводится 2 байта, что равно 16 битам, а это значит, что можно хранить 2¹⁶ (65536) значений (отрицательные и положительные числа, а также ноль). В этих диапазонах переменные int1 и int2 могут принимать какие угодно значения. При попытке записи в переменную значения не ее типа возникнет ошибка.

var
    int1,int2: integer;
    r: real;
    ch: char;
begin
    write('Type integer: ');
    readln(int1);
    write('Type real: ');
    readln(r);
    write('Type char: ');
    readln(ch);
 
    int2:= int1 mod 10;
    int1:= int1 div 10;
    r:= r + 0.5;
    ch:= chr(ord(ch)+1);
    writeln(int1:5,int2:3,r:7:2,ch:3);
end.

Пример работы программы:

Type integer: 32
Type real: 5.34
Type char: A
    3  2   5.84  B

Итак, переменные связаны с участками памяти, содержимое которых может меняется по ходу выполнения программы в определенных пределах.

Длина переменных

Ранние версии компиляторов Паскаля имели ограничение на учитываемую длину имен переменных. В имени учитывались лишь первые восемь символов. Поэтому, например, такие переменные как variable1 и variable2 компилятор воспринимал как одно и тоже, т.к. первые восемь символов совпадали.

В современных версиях компиляторов с языка Pascal таких ограничений нет. Например, в результате работы приведенной ниже программы как в среде Free Pascal, так и Turbo Pascal 7.1 на экран выводятся два разных числа (10 и 20). Это значит, что компиляторы учитывают больше восьми символов в именах переменных (и других идентификаторов: именах констант, процедур и др.).

var
    variable111, variable222: integer;
 
begin
    variable111 := 10;
    variable222 := 20;
 
    writeln(variable111);
    writeln(variable222);
 
readln
end.

Константы

Что делать, если в программе требуется постоянно использовать какое-нибудь одно и тоже число. Вроде бы это не проблема. Можно описать переменную, затем присвоить ей значение и не изменять его в программе. Однако это не всегда удобно (можно нечаянно изменить), поэтому в языках программирования для хранения данных помимо переменных существуют константы.

Главное преимущество констант заключается в том, что они описываются в начале программы и им сразу там же присваивается значение, а при выполнении программы константы не изменяются. Но если при правке кода, программист решит поменять значение константы, он впишет в ее описание другое значение, а сам код программы редактировать не придется. Поэтому, если в программе часто планируется использоваться какое-то значение, опишите его в разделе констант, который в программе располагается до раздела переменных:

const
	конст1 = значение;
	конст2 = значение;

Значениями констант могут быть данные большинства типов, используемых в языке Паскаль.

Рассмотрим такую программу:

const n=10;
var
    i: byte;
    sum: word;
begin
    sum:= 0;
    for i:=1 to n do
        sum:= sum+i;
 
    writeln('Sum of ',n,' numbers = ', sum);
end.

В ней используется константа n со значением 10. Программа считает сумму десяти чисел в диапазоне от 1 до 10. Если нам захочется посчитать сумму чисел до 20, то достаточно будет изменить значение константы в начале программы. Если бы константа не использовалась, то пришлось бы просмотреть весь код программы и исправить значение 10 на 20. Если программа большая, то легко ошибиться: не найти или исправить не то значение.

Типизированные константы

В языке Паскаль помимо обычных констант используются типизированные константы. Можно сказать, что они занимают промежуточное положение между переменными и константами. Они получают значение при описании (как константы), но могут его менять в теле программы (как переменные).

Описываются типизированные константы в разделе констант:

const
	конст1: тип=значение;
	конст2: тип=значение;

Например:

Физические константы — это… Что такое Физические константы?



Физические константы

Фундамента́льная физи́ческая постоя́нная (вар.: конста́нта) — физическая величина, характеризующая не отдельные тела, а физические свойства нашего мира в целом. Фундаментальные физические постоянные возникают при математическом описании окружающего мира с помощью теоретической физики. Часто сюда же относят и некоторые другие физические постоянные, так или иначе связанные с конкретными телами.

Слово «постоянная» подразумевает, что численное значение этой величины не меняется со временем. В реальности это может быть и не так (например, в последние годы появились свидетельства в пользу того, что постоянная тонкой структуры меняется в ходе эволюции Вселенной). Однако даже если эти величины и меняются со временем, то крайне медленно, и сколько-нибудь заметные изменения стоит ожидать лишь на масштабах порядка возраста Вселенной.

Стоит различать размерные и безразмерные физические постоянные. Численное значение размерной величины зависит от выбора единиц измерения. Численное же значение безразмерных постоянных более фундаментально, так как оно не зависит от системы единиц.

Фундаментальные физические постоянные

Размерные комбинации фундаментальных постоянных

Постоянные, связывающие разные системы единиц

Некоторые другие физические постоянные

Название	Символ	Значение	Прим.
масса электрона	me	9,109 382 15(45)×10−31 кг	a
масса протона	mp	1,672 621 637(83)×10−27 кг	a
масса нейтрона	mn	1,674 927 211(84)×10−27 кг	a
число Авогадро	L, NA	6,022 141 79(30)×1023 моль−1	a
постоянная Фарадея	F = NAe	96 485,3399(24) Кл·моль−1	a
газовая постоянная	R = kNA	8,314 472(15) Дж·К−1·моль−1	a
удельный молярный объём идеального газа (при 273,15 К, 101,325 кПа)		22,413 996(39)×10−3 м³·моль−1	a
стандартное атмосферное давление	atm	101 325 Па (точно)	a
боровский радиус		0,529 177 208 59(36)×10−10 м	a
энергия Хартри		4,359 743 94(22)×10−18 Дж	a
постоянная Ридберга		109 677,585 685 27(73) см−1	a
магнетон Бора		927,400 915(23)×10−26 Дж·Тл−1	a
магнитный момент электрона	μe	−928,476 377(23)×10-26 Дж·Тл−1	a
g-фактор свободного электрона	ge = 2μe / μB	2,002 319 304 3622(15)	a
ядерный магнетон	μN	5,050 783 24(13)×10-27 Дж·Тл−1	a
магнитный момент протона	μp	1,410 606 662(37)×10-26 Дж·Тл−1	a
гиромагнитное отношение протона	γp = 2μp / μN	2,675 222 099(70)×108 с−1·Тл−1	a
постоянная Стефана-Больцмана		5,670 400(40)×10−8 Вт·м−2·К−4	a
первая радиационная постоянная	c1 = 2πhc2	3,741 771 18(19)×10−16 Вт·м²	a
вторая радиационная постоянная	c2	1,438 7752(25)×10−2 м·К	a
стандартное ускорение свободного падения на поверхности Земли	gn	9,806 65 м·с−2	a

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation.
2010.

• Физические лица
• Физически-двойная звезда

Смотреть что такое «Физические константы» в других словарях:

• ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ — (физические постоянные), постоянные величины, входящие в математические выражения физических законов (например, постоянная Авогадро). Физические константы, входящие в фундаментальные физические законы (например, всемирного тяготения закон) или… …   Современная энциклопедия

• ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ — (физические постоянные) постоянные величины, входящие в математические выражения физических законов (напр., газовая постоянная R в Клапейрона уравнении). Физические константы, входящие в фундаментальные физические законы (напр., закон всемирного… …   Большой Энциклопедический словарь

• Физические константы — (физические постоянные), постоянные величины, входящие в математические выражения физических законов (например, постоянная Авогадро). Физические константы, входящие в фундаментальные физические законы (например, всемирного тяготения закон) или… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ — см. Фундаментальные физические константы. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 …   Физическая энциклопедия

• физические константы — (физические постоянные), постоянные величины, входящие в математические выражения физических законов (например, газовая постоянная R в Клапейрона уравнении). Физические константы, входящие в фундаментальные физические законы (например, закон… …   Энциклопедический словарь

• физические константы — fizikinės konstantos statusas T sritis chemija apibrėžtis Pastovūs dydžiai, įeinantys į fizikos dėsnių matematines išraiškas. atitikmenys: angl. physical constants; universal constants rus. мировые константы; универсальные постоянные; физические… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

• ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ — (физические постоянные), пост. величины, входящие в матем. выражения физ. законов (напр., газ. постоянная R в Клапейрона уравнении). Ф. к., входящие в фундам. физ. законы (напр., закон всемирного тяготения) или являющиеся характеристиками частиц… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

• Физические константы —         то же, что Физические постоянные …   Большая советская энциклопедия

• Физические константы сложных виниловых эфиров — Виниловый эфир Температура кипения, °С/мм рт. ст. Плотность, г/см3 Показатель преломления, nD Винилформиат 46,6/760 0,9651* 1,4757* …   Химический справочник

• ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ — постоянные, входящие в ур ния, описывающие фундам. законы природы и свойства материи. Ф. ф. к. определяют точность, полноту и единство наших представлений об окружающем мире, возникая в теоретич. моделях наблюдаемых явлений в виде универсальных… …   Физическая энциклопедия

Константы в языке Си

В языке С константы
представляют фиксированную величину,
которая не может быть изменена в
программе. Константы могут быть любого
базового типа данных. Примеры констант:

К какому типу
относится константа 13 — к типу char,
int,
unsigned
или к другому? Правила

Целая константа
(т. е. константа не имеющая десятичной
точки или порядка)
относится к типу int,
если эта константа входит в интервал
значений типа int.

Если эта константа
не входит в интервал значений типа int,
например 17000,
то она считается константой типа
unsigned.
Если же константа не (ходит в интервал
изменения unsigned,
она считается константой типа long.

Константа с
десятичной точкой считается константой
типа double,
если она помещается в соответствующий
интервал изменения.

В языке С имеется
механизм явного задания типов констант
с помощью суффиксов.
В качестве суффиксов целочисленных
констант могут использоваться
буквы u,
l,
h,
U,
L,
Н. Для чисел с плавающей запятой – l,
L,
f
и F.

Например:

12h
34H short int

23L
-2371 long int

891u
89 Lu 89ul 7UL unsigned long

45uh
unsigned short

23.4f
67.7E-24F float ;

1.391 12.0L
2e+10
long
double

Так как в
программировании важную роль играют
восьмеричные
и шестнадцатеричные
системы счисления, важно уметь использовать
восьмеричные
(octal)
и шестнадцатеричные
(hexadecimal)
константы. Для того чтобы
отличать шестнадцатеричные
константы, перед ними ставится пара
символов
Ох. Восьмеричные константы всегда
начинаются с нуля. Шестнадцатеричные
и восьмеричные
константы могут быть только беззнаковыми.

Например:

Шестнадцатеричные
Восьмеричные

константы
константы

OxFFFF
01

0x10
055

Ox1F1A
07777

Строковые константы
(strings)
также играют в языке С важную роль.
Строковая константа или просто строка
представляет собой набор символов,
заключенный в двойные кавычки. Например,
строковая константа «Это строка».
Особенностью представления строковых
констант в языке С является то, что в
памяти компьютера отводится на 1 байт
больше, чем требуется для размещения
всех символов строки. Этот последний
байт заполняется нулевым значением, т.
е. байтом в двоичной записи которого
одни нули. Этот символ так и называется
— нулевой байт и имеет специальное
обозначение ‘\0’.

Нельзя путать
строковые константы с символьными
константами. Так «а» — это строковая
константа, содержащая одну букву, в то
время как ‘а’
-символьная константа, или просто символ.
Отличие «а» от ‘а’
в том, что строка «а» содержит еще
один символ ‘\0’
в конце строки; «а» занимает в памяти
2 байта, в то время как ‘а’
— только 1 байт.

В языке С есть
символьные константы, которые не
соответствуют никакому из печатных
символов. Так, в коде ASCII
символы с номерами от нуля до 31
являются управляющими символами, которые
нельзя ввести с клавиатуры. Для
использования таких символов в языке
С вводятся так называемые управляющие
константы (backslash
chare
liter
constans).
Мы с ними мы познакомимся позже.

Константы объявляются
с помощью директивы препроцессора
#define
или ключевого слова const.

Примеры.

#define
N 20

const
int N=20;

Константа в программировании — это… Что такое Константа в программировании?



Константа в программировании

Константа в программировании — это способ адресования к данным, изменение которых рассматриваемой программой запрещено.

Использование констант, особенно, именованных — мощный инструмент, повышающий надёжность и безошибочность программ.

Сначала константы просто вписывались в текст программ в качестве аргументов операторов.

Например, mvi A, 0 , где 0 является числовой константой.

Затем ассемблерные компиляторы научили понимать именованные константы, серьёзно упростившие процесс отладки и сопровождения программ.

• Исчезла необходимость помнить конкретные числа — разумно придуманные имена запоминаются легче.
• Ошибки в именах в большом числе случаев выявляются автоматически компилятором (кроме ситуаций, когда ошибочно использовано имя другой константы аналогичного типа).
• Процесс внесения изменений стал быстр и безошибочен — значение константы присутствует в программе всего в одном месте.

К сожалению, ассемблеры не умели защищать от изменения косвенно адресуемые области памяти. Но такая возможность появилась в языках программирования высокого уровня. Те из них, которые поддерживают использование констант любых статических типов, безусловно, позволяют писать гораздо более надёжный и долговечный код.

Разумеется, преимущества именованных констант реализуются только при соответствующем стиле работы программиста, начиная с самых ранних этапов разработки программы.

Wikimedia Foundation.
2010.

• Константа Эйлера-Маскерони
• Константа кислотности

Смотреть что такое «Константа в программировании» в других словарях:

• Константа — Константа: Постоянная Математическая Физическая Константа (в программировании) Константа диссоциации кислоты Константа равновесия Константа скорости реакции Константа (Остаться в живых) См. также Констанция Констанций Константин Констант… …   Википедия

• Константа — в программировании элемент данных, который занимает место в памяти, имеет имя и определенный тип, причем его значение никогда не меняется. См. также: Языки программирования Финансовый словарь Финам …   Финансовый словарь

• Константа (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Константа. Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источ …   Википедия

• Константы — Постоянная, или константа (лат. constanta  постоянная, неизменная)  некоторая величина, не изменяющая своё значение в рамках рассматриваемого процесса. В математике то, что величина C является постоянной, обычно обозначают так: . Также,… …   Википедия

• Постоянная — Постоянная, или константа (лат. constanta  постоянная, неизменная)  некоторая величина, не изменяющая своё значение в рамках рассматриваемого процесса. В математике то, что величина является постоянной, обычно обозначают так: .… …   Википедия

• Оптимизация (информатика) — Эта статья об оптимизации программ и данных вообще; об оптимизациях, применяемых компиляторами см.: Оптимизация компилятора. У этого термина существуют и другие значения, см. Оптимизация. Оптимизация  модификация системы для улучшения её… …   Википедия

• C++ — У этого термина существуют и другие значения, см. C. См. также: Си (язык программирования) C++ Семантика: мультипарадигмальный: объектно ориентированное, обобщённое, процедурное, метапрограммирование Тип исполнения: компилируемый Появился в …   Википедия

• Инвариантность — Инвариант термин, используемый в математике и физике, а также в программировании, обозначает нечто неизменяемое. Кроме того, инварианты используются в олимпиадных задачах по математике для школьников. Абстрактная структурная единица языка фонема …   Википедия

• Инварианты — Инвариант термин, используемый в математике и физике, а также в программировании, обозначает нечто неизменяемое. Кроме того, инварианты используются в олимпиадных задачах по математике для школьников. Абстрактная структурная единица языка фонема …   Википедия

• Сравнение C Sharp и Java — Правильный заголовок этой статьи  Сравнение C# и Java. Он показан некорректно из за технических ограничений. Сравнения языков программирования Общее сравнение Основной синтаксис Основные инструкции Массивы Ассоциативные массивы Операции со… …   Википедия

Математическая константа — это… Что такое Математическая константа?

У этого термина существуют и другие значения, см. Константа.

Математическая константа — величина, значение которой не меняется; в этом она противоположна переменной. В отличие от физических констант, математические константы определены независимо от каких бы то ни было физических измерений.

Некоторые избранные константы

Использованные сокращения: И — иррациональное число, А — алгебраическое число, Т — трансцендентное число, ? — неизвестно; мат — обычная математика, ТЧ — теория чисел, ТХ — теория хаоса, комб — комбинаторика, АИТ — Алгоритмическая теория информации.

Литература

См. также

Примечания

Ссылки

Константы | Gaussian.com

.

Физическая постоянная | Britannica

Физическая постоянная , любая из набора фундаментальных инвариантных величин, наблюдаемых в природе и фигурирующих в основных теоретических уравнениях физики. Точная оценка этих констант важна для проверки правильности теорий и для того, чтобы сделать полезные приложения на основе этих теорий.

Скорость света в вакууме ( c ) фигурирует в теории электромагнетизма и теории относительности; в последнем случае энергия соотносится с массой с помощью уравнения E = м c ² .Его значение не зависит от каких-либо конкретных экспериментальных условий, например, влияющих на скорость звуковой волны в воздухе (для которых важны температура воздуха, направление и скорость любого ветра). Это универсальная константа природы.

Заряд электрона (ε) является фундаментальным свойством физической частицы; это наименьшая единица электрического заряда, которую можно найти бесплатно в природе. Знание его числового значения требуется во многих областях физики и химии, например, при вычислении массы элемента или соединения, выделяемого при прохождении определенного количества тока через электрохимическую ячейку.

Постоянная Планка ( h ) сама по себе не является свойством фундаментальной частицы, но является константой, фигурирующей в уравнениях квантовой механики. Он связывает энергию ( E ) фотона (кванта электромагнитного излучения) с его частотой (ν) посредством уравнения E = h ν.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской.
Подпишитесь сегодня

Универсальная гравитационная постоянная ( G ) связывает величину силы гравитационного притяжения между двумя телами с их массами и расстоянием между ними.Его значение чрезвычайно сложно измерить экспериментально. Было высказано предположение, что G менялось со временем на протяжении всей истории Вселенной и зависит от масштаба. Если это так, то значения, определенные в лаборатории, не будут подходить для земных или астрономических задач, но в настоящее время нет убедительных доказательств того, что это так.

Точные значения физических констант определяются в различных лабораториях по всему миру, например в США.Национальный институт стандартов и технологий (NIST; ранее Национальное бюро стандартов) и уточняются по мере совершенствования экспериментальных методов и методов.

Числовые значения физических констант зависят от системы единиц, в которой они выражены. Например, скорость света может быть выражена (приблизительно) как 30 000 000 000 см в секунду или 186 000 миль в секунду. Однако в последнее время единицы измерения обычно определяют в терминах физических констант.Таким образом, метр теперь определяется как расстояние, которое свет проходит за определенное время. Такие определения выработаны международным соглашением. См. Также Международная система единиц.

В таблице представлен список важных физических констант.

.

Что такое постоянная Хаббла?

Постоянная Хаббла — это единица измерения, которая описывает, насколько быстро Вселенная расширяется на разных расстояниях от конкретной точки пространства. Это один из краеугольных камней в нашем понимании эволюции вселенной — и исследователи погрязли в спорах о ее истинной ценности.

Как была открыта постоянная Хаббла

Константа Хаббла была впервые вычислена в 1920-х годах американским астрономом Эдвином Хабблом .Он обнаружил, что нечеткие, похожие на облака небесные объекты — это далекие галактики, расположенные за пределами нашей собственной галактики Млечный Путь, согласно NASA .

Ранее американский астроном Генриетта Ливитт показала, что особые звезды, названные переменными цефеид , светимость которых регулярно повышается и падает, имеют тесную корреляцию между периодом их изменения и их собственной яркостью. Зная, насколько яркой является цефеида на самом деле и насколько тусклым кажется ее свет при наблюдении с Земли, Хаббл смог определить расстояние до цефеиды.

То, что обнаружил Хаббл, было замечательным. Казалось, что все галактики во Вселенной удаляются от нашей планеты. Более того, чем дальше была галактика, тем быстрее она удалялась. Это наблюдение, сделанное Хабблом в 1929 году, стало основой так называемого закона Хаббла, который гласит, что существует связь между расстоянием, на котором объект в космосе находится от нас, и скоростью, с которой он удаляется, согласно объяснению из Корнельского университета .

Земля , кстати, не находится в каком-то привилегированном месте в центре вселенной.Любой наблюдатель в любом месте космоса увидит, что небесные сущности удаляются со скоростью, которая увеличивается с расстоянием.

Используя свои данные, Хаббл попытался оценить константу, носящую его имя, получив значение около 342000 миль в час на миллион световых лет , или 501 километр в секунду на мегапарсек (Мпк) в единицах космологов. (Мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет.) Более точные современные методы уточнили это первоначальное измерение и показали, что оно было примерно в 10 раз выше.

Почему постоянная Хаббла продолжает меняться

Но сколько именно Хаббл отклонился, остается предметом споров. В 1990-х годах астрономы обнаружили, что далеких сверхновых были тусклее и, следовательно, дальше от них, чем они предполагали ранее. Это открытие показало, что Вселенная не только расширяется, но и ускоряется. Результат потребовал добавления темной энергии — таинственной силы, раздвигающей все в космосе, — в модели Вселенной космологов.

После этого сюрприза исследователи попытались определить скорость космического ускорения, чтобы выяснить, как Вселенная возникла и развивалась, и , какова будет ее окончательная судьба . Данные из переменных цефеид и других астрофизических источников рассчитали, что постоянная Хаббла составляет 50 400 миль в час на миллион световых лет (73,4 км / с / Мпк) в 2016 году .

Но альтернативный номер был получен с использованием информации со спутника Planck Европейского космического агентства. Космический аппарат провел последние 10 лет, выполняя измерения космического микроволнового фона — эхо от Большого взрыва , которое содержит данные об основных параметрах Вселенной.Планк обнаружил, что постоянная Хаббла составляет 46 200 миль в час на миллион световых лет (67,4 км / с / Мпк) в 2018 году .

На снимке, полученном космическим телескопом Хаббла, виден RS Puppis, одна из самых ярких цефеид, видимых в нашей галактике. Астрофизики используют такие звезды для расчета скорости расширения Вселенной. (Изображение предоставлено космическим телескопом Хаббла / НАСА)

Эти два значения могут показаться не очень разными. Но каждый из них необычайно точен, и их планки ошибок не перекрываются.Если оценка цефеид неверна, это означает, что все измерения расстояний астрономами были неверными со времен Хаббла. Если вторая оценка неверна, тогда в физические модели Вселенной придется ввести новую экзотическую физику. Пока что ни одна команда ученых, определила числа, не пожелала признать какие-либо серьезные ошибки измерения.

В июле 2019 года астрономы использовали новую технику, чтобы придумать , новый расчет постоянной Хаббла .Исследователи изучили свет красных гигантских звезд, которые в конце своей жизни достигают одинаковой максимальной яркости. Это означает, что, как и в случае с цефеидами, астрономы могут посмотреть, как с Земли появляются тусклые красные звезды-гиганты, и оценить расстояние до них. Новое значение находилось прямо между двумя старыми — 47 300 миль в час на миллион световых лет (69,8 км / с / Мпк) — но ученые еще не объявили о победе.

«Мы хотели сделать тай-брейк», — сказал в интервью Live Science Барри Мадор, астроном из Чикагского университета и член команды, которая выполнила последнее измерение, .«Но в нем не говорилось, что та или иная сторона правильная. В нем говорилось, что было намного больше помутнения, чем все думали раньше».

Дебаты продолжаются. Некоторые предположили, что обсерватория гравитационных волн с лазерным интерферометром (LIGO), которая изучает рябь в ткани пространства-времени, создаваемую столкновениями далеких нейтронных звезд друг с другом, может предоставить еще одну независимую точку данных . Другие обращаются к гравитационному линзированию , которое происходит, когда чрезвычайно массивные объекты изгибаются и деформируют пространство-время, как увеличительное стекло, позволяя заглянуть в сущности еще дальше, чтобы устранить несоответствие.Но на данный момент никто точно не знает, где и когда появится окончательный ответ о постоянной Хаббла.

Дополнительные ресурсы:

.

Что такое постоянная Планка и почему Вселенная зависит от нее?

Если вы поклонник сериала Netflix «Очень странные дела», то вы видели сцену из третьего климатического сезона, в которой Дастин пытается уговорить свою умную подругу Сьюзи, живущую на дальние расстояния, по радиолюбительской связи сказать ему точную стоимость чего-то, называемого константой Планка, которая также является кодом для открытия сейфа, который содержит ключи, необходимые для закрытия ворот в злонамеренную альтернативную вселенную.

Но прежде чем Сьюзи произнесет магическое число, она требует высокую цену: Дастин должен спеть заглавную песню к фильму «Бесконечная история».

Возможно, все это заставило вас задуматься: а что же такое постоянная Планка?

Константа, изобретенная в 1900 году немецким физиком Максом Планком, получившим Нобелевскую премию 1918 года за свою работу, является важной частью квантовой механики, раздела физики, которая имеет дело с крошечными частицами, составляющими материю и силы, участвующие в их взаимодействии.От компьютерных микросхем и солнечных панелей до лазеров «физика объясняет, как все работает».

Объявление

Невидимый мир сверхмалых

Планк и другие физики в конце 1800-х — начале 1900-х годов пытались понять разницу между классической механикой, то есть движением тел в наблюдаемом мире вокруг нас, описанным сэром Исааком Ньютоном в конце 1600-х годов, и невидимым миром. сверхмалого размера, где энергия в некотором роде ведет себя как волна, а в некотором смысле как частица, также известная как фотон.

«В квантовой механике физика работает иначе, чем наш опыт в макроскопическом мире», — объясняет Стефан Шламмингер, физик из Национального института стандартов и технологий, по электронной почте. В качестве объяснения он приводит пример знакомого гармонического осциллятора — ребенка на качелях.

«В классической механике ребенок может находиться на траектории качелей с любой амплитудой (высотой)», — говорит Шламмингер. «Энергия, которой обладает система, пропорциональна квадрату

.