粒子运动是高速运动，粒子速度的变化常常可以达到和真空光速相比拟的数量级，相应地能量的变化常常达到相当于甚至远大于粒子静止能量的数量级，运动是相对论性的．描写高速运动的特征量是真空光速c，描写粒子高速运动规律的是狭义相对论

§4粒子世界运动的特点

粒子运动的基本特点

　　粒子的运动有它的独有的特点，描写粒子运动的理论必须充分反映了这些特点．粒子世界中粒子运动性质有三个特有的基本特点：

　　第一，粒子是微观尺度的客体，运动是微观尺度的运动．描写微观尺度运动的特征量是普朗克常数h，描写微观粒子运动的规律的是量子力学．

　　第二，粒子运动是高速运动，粒子速度的变化常常可以达到和真空光速相比拟的数量级，相应地能量的变化常常达到相当于甚至远大于粒子静止能量的数量级，运动是相对论性的．描写高速运动的特征量是真空光速c，描写粒子高速运动规律的是狭义相对论．

　　如果粒子的运动特点只有这两个，自然可以推论出粒子物理的基本规律应该是相对论性量子力学．但是粒子的运动还有第三个重要的不可忽视的特点．

　　第三，粒子运动过程中，常常表现出粒子之间的相互转化，粒子数目是可变的，粒子可以产生和湮没．换言之，观察到的粒子系统的自由度数在粒子运动时是可变的．

　　只有具有无穷多自由度的系统在运动中才能自然容纳或显现出有限多自由度的变化．而物理学中研究的“场”就是这样的具有无穷多自由度的系统，因为“场”是充满全空间的客体，全空间有无穷多的点，每个点对应至少一个自由度．描写场的运动规律的理论是场论，因此描写粒子运动基本规律的理论是相对论性量子场论．

自然单位制

　　正因为粒子运动的这些特点，在描写粒子的运动规律时，必不可免地经常遇到普朗克常数h和真空光速c的各种幂次．针对这种情况，高能物理学中常采用一种特殊的单位制，称为自然单位制．自然单位制中规定约化普朗克常数h（即普朗克常数h被2π除）、真空光速c、玻耳兹曼常数k都等于1．这样在描写粒子的运动规律时，这些常数就自动地不再出现，所有的公式都大大地简化了．

　　在自然单位制中，只剩下一个独立的量纲，通常取能量做基本的量纲．物理量的量纲分析大大地简化了，许多物理量具有相同的量纲．例如：能量、动量、质量、温度、频率、波数的量纲相同；长度、寿命、磁矩、电矩的量纲相同，是能量量纲的倒数；速度、角动量、电荷都是无量纲量．

　　质子的质量是 m＝1.6726231×10-27kg，也可以通过能量的单位MeV给出为m＝938.27231MeV．温度可以用能量的单位来描写，这时有换算关系为leV＝11，604.448K．太阳表面的温度约为6，000K，这是在地面上罕见的高温，但是它还不到一个电子伏特，从粒子物理世界来看是极低的温度．太阳中心的温度约为20，000，000K，即两千万开尔文，这是地面上只有在核爆炸时才能达到的极高温，它还只有1.723keV，从粒子物理世界的尺度标准来看仍然是相当低的温度．在很高能量的粒子的碰撞中可以达到在直径为1费米的小体积范围内实现温度约为140MeV，这相当于1.625万亿开尔文，比太阳中心的温度约高八万一千多倍．

　　速度是无量纲物理量，自由粒子的速度沿无论任何方向的投影都只能取从-1到＋1之间的值，以反映速度的大小不能超过真空光速．角动量也是无量纲量，任何粒子运动时的轨道角动量沿无论任何方向的投影都只能取整数值，而任何粒子自旋角动量沿无论任何方向的投影都只能取整数或整数加二分之一的值．由于电荷是无量纲量，精细结构常数也是无量纲量，它的值等于1/137.036．