自然单位制

简介

自然单位制的主要目标，是将出现于物理定律的代数表达式精致地简化，或者，将一些描述基本粒子属性的物理量归一化。物理学者认为这些物理量应该相当常定。但是，任何物理实验必需操作与完成于物理宇宙内部，所以，很难找到比物理常数更常定的物理量。假设某物理常数是单位制的基本单位或衍生单位，则不能用这单位制来测量这物理常数的数值变化，所以通常只能够研究无量纲的物理常数的数值变化，否则必需另外选择一种单位制来研究这物理常数的数值变化，而这另外选择的单位制不能以这物理常数为基本单位或衍生单位。
自然单位制之所谓“自然”，是因为其定义乃基于自然属性，而不是基于人为操作。举例而言，普朗克单位制时常会被直接地指称为自然单位制。事实上，很多种单位制都可以称为自然单位制，普朗克单位制只不过是最为学术界熟知的一种自然单位制。普朗克单位制可以被视为一种独特的单位制，因为这单位制不是基于任何物质或粒子的属性，而是纯粹从自由空间的属性推导出来的。
如同其它种单位制，任何自然单位制的基本单位，必会包括长度、质量、时间、温度与电荷的定义与数值。有些物理学者不认为温度是物理常数，因为温度表达为粒子的能量每自由度，这可以以能量（或质量、长度、时间）来表达。虽然如此，几乎每一种自然单位制都会将玻尔兹曼常数归一化： 。这可以简单地视为一种温度定义方法。
在国际单位制内，电量是用一种特别的基本量纲来计量。但在自然单位制内，电量则是以质量、长度、时间的机械单位来表达。这与厘米-克-秒制雷同。
自然单位制又可分为两类，“有理化单位制”与“非理化单位制”。在有理化单位制内，例如，洛伦兹-亥维赛单位制（Lorentz-Heaviside units），麦克斯韦方程组里没有因子 ，但是，库仑定律和毕奥-萨伐尔定律的方程里，都含有因子 ；而在非理化单位制内，例如，高斯单位制，则完全相反，麦克斯韦方程组里含有因子 ，但是，库仑定律和毕奥-萨伐尔定律的方程里，都没有因子 。

标记与使用方法

自然单位制最常见的定义法是规定某物理常数的数值为1。例如，很多自然单位制会定义光速  。假设速度 是光速的一半，则从方程 与  ，可以得到方程 。这方程的含意为，采用自然单位制，测量得到的速度 的数值为 ，或速度 是自然单位制的单位速度的一半。
方程  可以被代入任意方程。例如，爱因斯坦方程  可以重写为采用自然单位制的 。这方程的意思为，粒子的静能量，采用自然单位制的能量单位，等于粒子的静质量，采用自然单位制的质量单位。