基本物理常数是物理领域的一些普适常数,主要是指原子物理学中常用的一些常数。最基本的有真空中光速с,普朗克常数h、基本电荷e、电子静止质量me和阿伏伽德罗常数NA等。基本物理常数共有30多个,加上其组合量则有40—50个,它们之间有着深刻的联系,并不是彼此独立的。例如,电子的发现是通过对电子的荷质比e/m的测定获得的;M.普朗克建立量子论的同时,发现了普朗克常数等。由此可见,基本物理常数出现于许多不同的物理现象之中,每一种物理现象的规律都同一种确定的常数有关[2] 。
物理学是一门实验科学,它的理论和定律是建立在实验测量的基础上的。物理定律中各个物理量之间的关系,需要对每个物理量进行准确的测量。为此,物理学建立了严密的单位制体系,其中包括基本单位和导出单位。基本单位有严格的定义、科学的复现方法,并且在国际上可以进行彼此间的国际比对。上述物理量单位的定义、研究、保持、复现和比对均由各国的计量研究机构承担,以保证物理量的精密测量在国际范围内的统一。基本常数与微观粒子有密切的关系。如基本电荷(e)、电子和质子的质量(me和mp)、里德伯常数(R∞)和精细结构常数(α)等,它们在基本常数的有关方程中是相互关联的[1] 。
从1875年米制公约的建立到1960年采用国际单位制前的近一个世纪的发展中,基本单位的定义和复现是以经典物理学为基础的。如一杆铂铱合金米尺和一个铂铱合金砝码定义了长度单位米和质量单位千克,用地球绕太阳的公转周期定义了时间单位秒,用通电导线之间的作用力定义电流单位安培等。这个时期是用宏观实物或宏观物理现象当作“不变量”来定义基本单位的[1] 。
物理学发展到今天,形成了许多分支,如固体物理学、原子物理学、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学等等,包括大至宇宙、小至基本粒子的广阔领域。但是物理学的这些分支都是用统一的物理理论结合在一起的,这些基本理论有经典电动力学、相对论(见狭义相对论、广义相对论)、统计力学(见统计物理学)、量子力学等。这些理论的定量预言的准确程度,依赖于在理论中出现的基本物理常数值的准确性。特别重要的是,仔细研究由物理学不同领域的实验所确定的这些常数值,能逐个考察物理学一些基本理论的一致性和正确性。由于应用了高稳定激光、约瑟夫森效应、X射线干涉术、量子霍耳效应等许多新方法,使基本物理常数测量的准确度有所提高,很多常数的测量准确度已达10-6量级,更高的可达10-8—10-10量级。常数的准确值增加一位,就会有可能发现物理学中前所未知的矛盾,或获得解决今天所存在的某个矛盾的线索。