Навигация
Новая проблема фундаментальной физики
19996
знаков
1
таблица
1
изображение
Косинов Н.В., кандидат технических наук.
1. Проблема фундаментальных физических констант
В конце 20-го века в физике появилась еще одна проблема, которая до сих пор не была обозначена в числе важнейших фундаментальных физических проблем. Речь идет о проблеме фундаментальных физических констант. Она естественным образом выросла на основе большого количества накопленных результатов исследований в области физики элементарных частиц. Благодаря этому направлению исследований появилось очень большое количество новых фундаментальных физических постоянных, которые уже выделены в отдельный класс - “атомные и ядерные константы” [2]. Следует отметить, что их количество намного превышает количество всех других констант вместе взятых [2].
В общей сложности, в настоящее время в физике используется уже сотни физических постоянных. Их список, рекомендованный CODATA 1998, насчитывает около 300 констант [2]. Наличие большого количества фундаментальных физических постоянных указывает на то, что современное понимание фундаментальности констант носит больше методологический, чем онтологический характер. Если мы признаем онтологическое существование неких первичных “истинно” фундаментальных констант, то наличие большого количества фундаментальных констант в современной физике следует объяснять их происхождением от базовых констант. Иными словами, признание существования онтологического базиса у констант непременно приводит к признанию вторичного статуса у современных физических констант.
Помимо всего прочего, поиск онтологического базиса для фундаментальных констант диктуется требованием простоты физических теорий. В исследованиях А.Л.Симанова [1] показано, что принцип простоты является не только гносеологическим, но и онтологическим. Это уже нечто большее, чем просто правило Оккама, в соответствии с которым не следует без необходимости увеличивать число сущностей. Признание за простотой как гносеологической, так и онтологической основы, применительно к онтологическому базису физических констант, позволяет утверждать, что малого числа констант должно быть достаточно для описания множества сложных явлений. Это можно рассматривать как один из руководящих принципов в создании единой физической теории.
Между тем, большое количество констант при том, что все они отнесены к фундаментальным, ставит под сомнение саму идею их фундаментальности. Такую же проблему фундаментальности можно увидеть и у семейства элементарных частиц. Большое количество частиц при том, что всех их относили к элементарным, поставило под сомнение саму идею их элементарности.
В общем виде проблему фундаментальных физических констант можно сформулировать следующим образом. Рост количества констант, претендующих на статус фундаментальных, нивелирует саму идею единства физических явлений и необоснованно увеличивает количество новых сущностей. Не могут обладать фундаментальным статусом сотни констант. Фундаментальность может быть присуща только очень малому количеству физических постоянных. Таким образом, существует большое противоречие между минимально необходимым количеством фундаментальных констант и их реальным обилием.
Можно предположить, что известные на сегодня константы являются составными. Тогда возникает вопрос: "из каких новых неприводимых констант они могут состоять и как они связаны между собой?”. Если такие первичные константы действительно существуют, то только они могли бы претендовать на роль фундаментальных, а всем другим физическим постоянным должен быть отведен вторичный статус.
2. Универсальные суперконстанты
В [3-6] проведены исследования проблемы фундаментальных физических констант. Ставилась задача выявить критерии фундаментальности и, тем самым, уменьшить число претендентов на звание “истинно фундаментальных” констант. В результате была открыта группа первичных констант, из которых состоят фундаментальные константы [3-6]. Их оказалось пять. Это следующие константы:
фундаментальный квант hu (hu=7,69558071(63) • 10-37 J s),
фундаментальная длина lu (lu=2,817940285(31) • 10-15 m),
фундаментальный квант времени tu (tu=0,939963701(11) • 10-23 s),
постоянная тонкой структуры α (α =7,297352533(27) • 10-3 ),
число π (π=3,141592653589).
Чтобы подчеркнуть их “истинную фундаментальность”, они были названы универсальными суперконстантами [3,5]. Ниже показано, что основные фундаментальные физические константы представляют собой различные комбинации универсальных суперконстант и своим происхождением обязаны этим суперконстантам.
3. Взаимосвязь фундаментальных физических констант
Найденная группа констант, состоящая из пяти первичных суперконстант [4,6], позволила выявить неизвестную ранее глобальную связь, существующую между фундаментальными физическими постоянными. Так , например, гравитационная постоянная Ньютона оказалась функционально зависимой от других фундаментальных констант:
G=f (h , c, e, me, μB, R∞, α, π).
Взаимосвязанными оказались и другие фундаментальные физические постоянные. Так, например, магнетон Бора может быть выражен посредством следующих констант:
μB =f (h , c, e, me, R∞, G, α).
Квант магнитного потока может быть выражен посредством следующих констант:
Фо =f (h , c, e, me, α, π).
Планковская масса может быть выражена посредством следующих констант:
mpl =f (me, h, c, G, α, π).
Планковская длина может быть выражена посредством следующих констант:
lpl =f (h, c, G, R∞, α, π).
Планковское время может быть выражено посредством следующих констант:
tpl= f (h, c, G, R∞, α, π).
Дальнейшие исследования показали, что и константа G и другие фундаментальные константы могут быть выражены единым образом посредством универсальных суперконстант [3, 6]:
{G, mpl, c, h, … e, me, R∞, μB, Фо} = f (hu , lu , tu , α , π).
Общность фундаментальных физических постоянных состоит в том, что в их основе лежит весьма ограниченное количество первичных суперконстант. Ниже, в качестве примера, показано как некоторые фундаментальные постоянные связаны с универсальными суперконстантами.
Для основных констант эти функциональные зависимости следующие:
-гравитационная постоянная G: G=f(ħu,lu,tu,α, π);
-постоянная Планка h: h=f(ħu,α, π);
скорость света c: c=f(lu,tu,);
-элементарный заряд e: e=f(ħu,lu,tu);
-масса электрона me: me=f(ħu,lu,tu);
-постоянная Ридберга R∞: R∞=f(lu,α,π);
-отношение масс протона-электрона mp/me : mp/me=f(α, π);
-постоянная Хаббла H: H=f(tu,α, π);
-планковская масса mpl: mpl=f(ħu,lu,tu,α, π);
-планковская длина lpl: lpl=f(lu,α, π);
планковское время tpl: tpl=f(tu,α, π);
-квант магнитного потока Фo: Фo=f(ħu,lu,tu,α, π);
-магнетон Бора μB: μB=f(ħu,lu,tu,α,).
Как видим, константы, которые традиционно носят статус фундаментальных констант, не являются первичными и независимыми постоянными. Из приведенных зависимостей видно, что наименее сложными являются h, c, lpl, tpl, R∞, mp/me. Это указывает на то, что постоянные h, c, lpl, tpl, R∞, mp/me наиболее близки к первичным константам, однако сами таковыми не являются.
Использование суперконстантного базиса позволяет получить все основные фундаментальные физические константы расчетным путем. В этом состоит уникальность первичного (ħu,lu,tu,α, π)-базиса.
Размерные константы hu, lu, tu следуют из классических представлений и являются константами физического вакуума [3 - 6]. Эти постоянные определяют физические свойства пространства-времени. Константы π и α определяют геометрические свойства пространства-времени (рис.1).
Рис.1.Универсальные суперконстанты
Таким образом, подтверждается подход А.Пуанкаре, согласно которому утверждается дополнительность физики и геометрии [7]. Согласно этому подходу в реальных экспериментах мы всегда наблюдаем некую “сумму” физики и геометрии [8]. Суперконстанты своим составом подтверждают это.
Похожие работы
... вопросов современная (официальная) физика не способна дать вразумительного ответа. И главной причиной такого печального положения дел является то стратегическое направление развитие фундаментальной физики, которое было определено Эйнштейном и поддержано большинством научного сообщества. И этому большинству теория Эйнштейна нравится. Нравится своей экстравагантностью (замедление хода времени, ...
... поведения физических объектов от условий познания. В релятивистской физике — это учет состояния движения систем отсчета при признании постоянства скорости света в вакууме. В квантовой физике — фундаментальная роль взаимодействия между микрообъектом и измерительным устройством, прибором. Неклассическая физика характеризуется, по сути, изменением познавательного отношения субъекта и объекта. В ...
... степени обусловили изменение сознания общества в различных направлениях, начиная с политики и кончая экологией. Необходимо отметить еще один аспект связи физики и общества: влияние государственного устройства на развития физики, что наиболее наглядно проявилось в 20 веке. В основном успехи физики определялись достижениями ученых в демократических государствах, а тоталитарные режимы вынуждали, как ...
... частно-научные категории, мы показали, что в них входят как обязательная часть философские категории. Теперь мы рассмотрим некоторые категории, которые являются общими для физики и философии. Это: материя, пространство, время, взаимодействие, состояние и другие. Благодаря Общей теории относительности наиболее интересными для анализа являются пространство и время. Проблема пространства и времени ...
0 комментариев