<<
>>

Фундаментальные физические константы

В любой фундаментальной физической теории мы встречаемся с константами, которые характеризуют стабильность различных типов процессов и видов материи. Эти константы важны, так как они проявляются независимо в разных ситуациях и имеют одно и то же значение, по крайней мере в пределах тех точностей измерения, которые достигнуты на сегодняшний день.

Именно благодаря этой роли они называются фундаментальными физическими константами (ФФК). Определить строго это понятие и их набор не представляется возможным. И это потому, что данные константы, в основном размерные, присутствуют во вполне определенных физических теориях. В процессе научного процесса некоторые из этих теорий заменяются более общими со своими собственными константами. При этом обычно возникают соотношения между старыми и новыми константами. Поэтому мы можем говорить не об абсолютном наборе ФФК, а только о наборе, соответствующем современному уровню физической науки.

В последние десятилетия основным направлением развития физики является тенденция к объединению четырех известных типов взаимодействий: гравитационных, электромагнитных, слабых и сильных.

Действительно, до создания теории электромагнитных и слабых взаимодействий С. Вайнбергом и А.Саламом и разработки некоторых теорий Великого объединения — ТВО (электромагнитного, сильного и слабого взаимодействий) в качестве набора ФФК рассматривались с,ft,а,?7гgt;0вgt;тр, (или гае), G, Я, р, Л, к, /, где е — заряд электрона, h — постоянная Планка, ттгр и те — массы протона и электрона; a, Gf,9s и G — константы электромагнитного, слабого, сильного и гравитационного взаимодействий, аЯ,р,0,Л- космологические параметры (постоянная Хаббла, средняя плотность материи во Вселенной, космологическая постоянная и параметр в теории сильных взаимодействий)^ /с и J - постоянная Больцмана и механический эквивалент тепла. Последние играют роль переводных множителей между температурой, с одной стороны, и энергией и механическими величинами — с другой.

После утверждения в 1983 г. нового определения метра, связанного с определенной длиной волны света Л (а не с платино-иридиевым стержнем, как это было ранее), эту роль частично играет также и скорость света с (Л = ct). Теперь ее можно тоже рассматривать и как переводной множитель между единицами времени (частоты) и длины, так как она по определению является абсолютно точной.

Что касается природы ФФК, то можно отметить несколько подходов к ее объяснению. Одна из первых гипотез принадлежит Дж. А. Уилеру: в каждом новом цикле развития Вселенной ФФК возникают заново вместе с новыми физическими законами, определяющими ее эволюцию в данном цикле. Тем самым ФФК и физические законы связаны с рождением и эволюцией Вселенной.

Менее глобальный подход к природе размерных ФФК предполагает, что они необходимы, чтобы сделать физические соотношения безразмерными или что они являются мерой асимптотических состояний. Действительно, в релятивистских теориях скорость света обычно проявляется в виде отношения v/c, где v — скорость объекта. В то же время, скорости всех тел не превышают скорости света с, так что она играет роль предельной скорости. Такой же смысл имеют и ряд других ФФК: h — минимальный квант действия в квантовой теории, е — минимально возможный наблюдаемый (заряд электрона) и т. п.

Наконец, ФФК или их комбинации могут рассматриваться как естественные масштабы, характеризующие основные единицы физических величин: времени, длины, массы. Такими масштабами могут быть, например, планковские масштабы длины ~ 10“33 см, массы ~ 10"“5 г и времени ~ 10-43 с, которые определяются как комбинации в некоторых степенях только из с, h и G.

Другая интересная и широко обсуждаемая проблема, связанная с ФФК,— почему их значения лежат в весьма узком интервале, необходимом для возникновения и существования жизни на земле (для стабильности атомов, времени жизни звезд главной последовательности, к которой принадлежит и Солнце, современной температуры Земли, существования океанов и т. п.). Существует несколько возможных и пока до конца не убедительных объяснений. Во-первых, это чисто случайно, что мы живем именно в таком мире и с такими ФФК, хотя вероятность этого факта ничтожна среди всех возможных наборов констант. Во-вторых, жизнь может существовать, по-видимому, в других формах и для других наборов ФФК, о которых мы не знаем. В-третьих, любые другие наборы ФФК могут реализовываться в других вселенных, кроме нашей.

Наконец, но, может быть, не в последнюю очередь, существует некоторый космический процесс тонкой настройки ФФК, приводящий их к современным значениям в течение долгой эволюции, возможно, через прохождение многих циклов развития Вселенной и т. п. 

<< | >>
Источник: Бровар B.В.. ГРАВИМЕТРИЯ И ГЕОДЕЗИЯ. 2010

Еще по теме Фундаментальные физические константы:

  1. РАСШИРЕНИЕ СОЗНАНИЯ
  2. §16. Мартин Хайдеггер и фундаментальная онтология человека
  3. Принцип оптимальности
  4. §3. Существование в теориях и в текстах
  5. МАРГИНАЛИЙ III (ЭПИСТОЛЯРНЫЙ)
  6. §4.2. Тест на зрелость планетарной цивилизации (Очерк сценария выживания)
  7. § 4. Научное мировоззрение
  8. Фундаментальные физические константы
  9. Вселенная
  10. Глава 13 Пятимерный человек
  11. § 2. Философские проблемы физической картины мира
  12. § 5. Картина мира в глобальном эволюционизме
  13. 3.1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ФИЗИКИ ВСТУПЛЕНИЕ
  14. Краткая характеристика физических аналитических методов
  15. 5.1. Организационная структура Государственной метрологической службы
  16. 5.3. Государственная служба стандартных образцов и стандартизации справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов
  17. Бозоны и фермионы
  18. Великое объединение