Theo Tạp chí Nature – Measure for measure series. Đăng ngày 13/07/2023.
Đại lượng không thứ nguyên là đại lượng mà không có thứ nguyên (đơn vị) vật lý nào được gán cho nó. Nó còn được gọi là số trần, số thuần hoặc đại lượng thứ nguyên một [1] và đơn vị đo tương ứng trong hệ SI là một (hoặc 1) đơn vị [2][3] và nó không được hiển thị rõ ràng.
Wikipedia.
Đơn vị một là một phần cần thiết của bất kỳ hệ thống đơn vị nào, nhưng cuộc tranh luận liên quan đến việc đối xử đúng đắn của nó trong khoa học và công nghệ vẫn tiếp tục.
Richard Brown liệt kê công dụng của nó.
Chúng ta thường quen thuộc với các con số và đơn vị đi kèm từ trong nhà trường, khi bắt đầu học đọc chúng ta đã được làm quen với những đại lượng cơ bản như thời gian được thể hiện bằng 10 phút, độ dài thì là 20 ki-lô-mét v…v… Nhưng trong đo lường và vật lý tồn tại một bài toán nan giải tới ngày hôm nay, đó là làm thế nào để thể hiện thống nhất các đại lượng không có đơn vị. Đại lượng không thứ nguyên là tên gọi chuẩn xác của những đại lượng không đơn vị như thế. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, như toán học, vật lý, hóa học, kỹ thuật và kinh tế. Đặc biệt là trong vật lý toán học, sẽ thuận tiện hơn khi bỏ việc gán các thứ nguyên rõ ràng và biểu thị các đại lượng không thứ nguyên, ví dụ, giải quyết tốc độ ánh sáng đơn giản bằng số 1 không thứ nguyên. Trong đo lường bảy đơn vị cơ sở của Hệ đơn vị quốc tế (SI) được liên kết với các đại lượng cơ sở được coi là các đại lượng độc lập. Các thứ nguyên, hay còn gọi là các đại lượng dẫn xuất, được viết dưới dạng tích lũy thừa của các đại lượng cơ sở này. Ví dụ, gia tốc là chiều dài chia cho bình phương thời gian. Các đơn vị của đại lượng trong phép tính này (và do đó đơn vị của chúng) được chia hết, ví dụ theo tỷ lệ chiều dài (m/m), thường được gọi là không thứ nguyên, coi là đơn vị “một”. Đây là đơn vị này từ lâu đã gây ra tranh luận trong giới nghiên cứu khoa học và chúng gây nhiều sự nhầm lẫn.
BÀI VIẾT LIÊN QUAN
Có những đại lượng khác không thể được mô tả dưới dạng các đại lượng cơ bản của SI. Các đại lượng này có bản chất là số lượng của một số thực thể, ví dụ như số lượng ô và chúng cũng sử dụng đơn vị một. Trong trường hợp trước, đơn vị một có các đặc điểm của một đơn vị dẫn xuất SI, trong khi trong trường hợp sau, nó hoạt động giống như một đơn vị cơ sở SI. Trong thực tế, nó vừa là là đơn vị SI và không đơn vị vừa không hẳn là những đơn vị liệt kê bên trên.
Đơn vị một là một phần tử không có thuộc tính của bất kỳ hệ thống đơn vị nào, tự bản thân nó tồn tại. Nếu chúng ta xem xét các đại lượng cơ sở SI có chiều nằm dọc theo các trục vuông góc lẫn nhau trong một biểu đồ bảy chiều, thì chúng ta có thể coi những chiều này (và đơn vị một của nó) ở tại gốc của biểu đồ, mà không có độ lớn dọc theo bất kỳ trục nào trong số bảy trục, nhưng vẫn hiện diện tại giao điểm của tất cả các chiều (gốc tọa độ của biểu đồ).
Mặc dù đơn vị mét được sử dụng rõ ràng để mô tả các loại đại lượng chiều dài khác nhau, chẳng hạn như chiều rộng, chiều cao, độ dày hoặc đường kính, sự nhầm lẫn phát sinh với đơn vị một vì nó có thể đại diện cho nhiều loại đại lượng khác nhau: tỷ lệ chiều dài, phân số lượng, góc, tỷ lệ logarit, số ô, v.v. Thêm vào sự nhầm lẫn này là ‘1’ hiếm khi được viết rõ ràng như một đơn vị và không bao giờ xuất hiện một mình, vì vậy các đại lượng này thường được trình bày mà không có bất kỳ đơn vị nào cả. Bằng cách sử dụng các đơn vị SI rõ ràng cho các đại lượng dẫn xuất bất cứ khi nào có thể (kg/kg hoặc mol/mol) hoặc các ký hiệu đơn vị đặc biệt (rad cho radian hoặc Np cho neper), mọi thứ trở nên rõ ràng hơn. Điều này đảm bảo chúng ta không vô tình cố gắng so sánh một góc với một phần khối lượng (vì cùng là đơn vị một, 1, do góc và khối lượng đều có thể là kết quả của một phân số trong đó đơn vị đã bị chia hết cho nhau).
Đối với các đại lượng có bản chất là số lượng của một số thực thể, việc sử dụng ‘1’ là lựa chọn duy nhất. Ví dụ, đối với nồng độ số được tính bằng 1/m3. Trong một số trường hợp, các tên đặc biệt được đặt cho các đơn vị như vậy trong SI: becquerel (Bq) cho phân rã trên giây và hertz (Hz) cho chu kỳ mỗi giây.
Vào khoảng đầu thế kỷ, các tên và ký hiệu đặc biệt chung cho đơn vị một đã được đề xuất để giải quyết những vấn đề này. Các tùy chọn là uno (ký hiệu U) hoặc heis (ký hiệu I)2. Chúng có lợi thế là làm cho đơn vị một từ trạng thái “vô hình” bây giờ có thể “nhìn thấy” được, do đó cho phép sử dụng các tiền tố SI, nếu không có thể không được gắn vào đơn vị một hoặc ký hiệu ‘1’ của nó. Những đề xuất này không bao giờ được chấp nhận, chủ yếu là vì chúng không có khả năng được áp dụng rộng rãi và, chúng không giúp đại diện số lượng, trong trường hợp các đơn vị đếm được, . Ngoài ra còn có nhược điểm kỹ thuật của việc thiết lập một đơn vị idempotent hoạt động không giống như các đơn vị SI khác đối với các tiền tố SI: (1 kU)2 = 1 MU, trong khi (1 km) 2 = 1 × 106 m2 chứ không phải 1 Mm2. Đây là một dấu hiệu nữa cho thấy đơn vị một có phần đặc biệt.
Gần đây, các cuộc thảo luận đã tập trung vào việc liệu tên và ký hiệu đơn vị cụ thể có nên được phép lựa chọn hạn chế các đối tượng thường xuyên cần được đếm và có thể dễ dàng phân loại, chẳng hạn như chu kỳ, phân tử, hạt hoặc tế bào hay không. Mặc dù không chắc rằng một nhóm các đối tượng sẽ sớm tìm thấy đơn vị phù hợp được đồng thuận để đưa vào Hệ SI, tuy nhiên đây dường như là một giải pháp thích hợp để sử dụng SI trong các ứng dụng, nơi các đơn vị này có thể được thống nhất và tiêu chuẩn hóa cho các lĩnh vực kỹ thuật được xác định rõ. Trong khi đó, sự nhầm lẫn có thể được giảm thiểu bằng cách đảm bảo rằng luôn có một mô tả rõ ràng trong các từ đi kèm với số lượng được thể hiện.
Khái niệm về các đại lượng không thứ nguyên này có vẻ giống như một “hộp pandora” đo lường chúng ta tốt nhất là không mở ra để khám phá, nhưng với sự tập trung ngày càng tăng vào việc đo lường trong các hệ thống sinh học và khả năng đọc của máy móc đối với kết quả đo, nhu cầu thể hiện rõ ràng những gì đang được đếm sẽ phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết, buộc đơn vị vô hình trở thành tâm điểm chú ý.
