Kuidas füüsikalised konstandid on aja jooksul muutunud

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Konstantide ametlikud väärtused on muutunud isegi viimastel aastakümnetel. Aga kui mõõtmised näitavad kõrvalekallet konstandi eeldatavast väärtusest, mis polegi nii haruldane, loetakse tulemusi katseveaks. Ja ainult haruldased teadlased julgevad minna vastuollu väljakujunenud teadusliku paradigmaga ja kuulutada välja universumi heterogeensust.

Gravitatsioonikonstant

Gravitatsioonikonstant (G) ilmnes esmakordselt Newtoni gravitatsioonivõrrandis, mille kohaselt kahe keha gravitatsioonilise vastasmõju jõud on võrdne vastasmõjus olevate kehade masside korrutisega korrutisega vahelise kauguse ruuduga. neid. Selle konstandi väärtust on mõõdetud mitu korda pärast seda, kui see esmakordselt 1798. aastal Henry Cavendishi täppiskatses kindlaks määras.

Mõõtmiste algstaadiumis täheldati tulemuste märkimisväärset hajumist ja seejärel saadud andmete head konvergentsi. Sellest hoolimata jäävad "parimad" tulemused ka pärast 1970. aastat vahemikku 6,6699–6,6745, see tähendab, et vahe on 0,07%.

Kõigist teadaolevatest põhikonstantidest määratakse kõige väiksema täpsusega gravitatsioonikonstandi arvväärtus, kuigi selle väärtuse tähtsust on vaevalt võimalik üle hinnata. Kõik katsed selle konstandi täpset tähendust selgitada ei õnnestunud ja kõik mõõtmised jäid liiga suurde võimalike väärtuste vahemikku. Asjaolu, et gravitatsioonikonstandi arvväärtuse täpsus ei ületa endiselt 1/5000, määratles ajakirja "Nature" toimetaja kui "füüsika näol häbiplekk".

80ndate alguses. Frank Stacy ja tema kolleegid mõõtsid seda konstanti Austraalia sügavates kaevandustes ja puuraukudes ning tema saadud väärtus oli umbes 1% kõrgem praegu aktsepteeritud ametlikust väärtusest.

Valguse kiirus vaakumis

Einsteini relatiivsusteooria järgi on valguse kiirus vaakumis absoluutne konstant. Enamik kaasaegseid füüsikalisi teooriaid põhinevad sellel postulaadil. Seetõttu on tugev teoreetiline eelarvamus vaakumis valguse kiiruse võimaliku muutumise küsimuse käsitlemise vastu. Igal juhul on see küsimus praegu ametlikult suletud. Alates 1972. aastast on valguse kiirus vaakumis kuulutatud definitsiooni järgi konstantseks ja seda peetakse nüüd väärtuseks 299792,458 ± 0,0012 k/s.

Nagu gravitatsioonikonstandi puhul, erinesid selle konstandi varasemad mõõtmised oluliselt tänapäevasest ametlikult tunnustatud väärtusest. Näiteks 1676. aastal tuletas Roemer väärtuse, mis oli praegusest 30% madalam ja Fizeau 1849. aastal saadud tulemused 5% kõrgemad.

Aastatel 1928–1945 valguse kiirus vaakumis, nagu selgus, oli 20 km / s väiksem kui enne ja pärast seda perioodi.

40ndate lõpus. selle konstandi väärtus hakkas taas tõusma. Pole üllatav, et kui uued mõõtmised hakkasid andma selle konstandi kõrgemaid väärtusi, tekkis teadlastes alguses teatav hämmeldus. Uus väärtus osutus eelmisest umbes 20 km/s kõrgemaks ehk üsna lähedaseks 1927. aastal kehtestatud väärtusele. Alates 1950. aastast osutusid selle konstandi kõigi mõõtmiste tulemused taas igale väga lähedaseks. muu (joonis 15). Jääb vaid oletada, kui kaua oleks mõõtmiste jätkamisel säilinud tulemuste ühtlus. Kuid praktikas võeti 1972. aastal vastu ametlik valguse kiiruse väärtus vaakumis ja edasised uuringud peatati.

Katsetes, mille viis läbi dr. Lijun Wangi NEC-i uurimisinstituudis Princetonis saadi üllatavaid tulemusi. Katse seisnes valgusimpulsside juhtimises läbi spetsiaalselt töödeldud tseesiumgaasiga täidetud anuma. Katsetulemused osutusid fenomenaalseteks – valgusimpulsside kiirus osutus selleks 300 (kolmsada) kordarohkem kui lubatud kiirus Lorentzi teisendustest (2000)!

Itaalias saavutas teine Itaalia riikliku teadusnõukogu füüsikute rühm mikrolainetega katsetes (2000) nende levimiskiiruse. 25%rohkem kui lubatud kiirus A. Einsteini järgi …

Kõige huvitavam on see, et Einshein oli valguse kiiruse volatiilsusest teadlik:

Kooliõpikutest teavad kõik Einsteini teooria kinnitust Michelsoni-Morley katsetega. Kuid praktiliselt keegi ei tea, et Michelson-Morley katsetes kasutatud interferomeetris läbis valgus kokku 22 meetrit. Lisaks viidi katsed läbi kivihoone keldris, praktiliselt merepinnal. Lisaks viidi katsed läbi neli päeva (8., 9., 11. ja 12. juulil) 1887. aastal. Nende päevade jooksul võeti interferomeetrilt andmeid koguni 6 tundi ja aparaadil oli absoluutselt 36 pööret. Ja sellel katsealusel, nagu ka kolmel vaalal, toetub kinnitus nii A. Einsteini eri- kui ka üldrelatiivsusteooria "õigsusele".

Faktid on muidugi tõsised. Seetõttu pöördume faktide poole. Ameerika füüsik Dayton Miller(1866-1941) avaldas 1933. aastal ajakirjas Reviews of Modern Physics oma katsete tulemused niinimetatud eetri triivi kohta, mis kestis rohkem kui kakskümmend aastatuurimistööd ja kõigis neis katsetes sai ta positiivseid tulemusi eetertuule olemasolu kinnituseks. Ta alustas katsetega 1902. aastal ja lõpetas need 1926. aastal. Nende katsete jaoks lõi ta interferomeetri, mille kiirte koguteekond oli 64meetrit. See oli tolle aja kõige täiuslikum interferomeeter, vähemalt kolm korda tundlikum kui interferomeeter, mida nende katsetes kasutasid A. Michelson ja E. Morley. Interferomeetri mõõtmised tehti erinevatel kellaaegadel, erinevatel aastaaegadel. Näidud instrumendist võeti üle 200 000 tuhande korra ja interferomeetril tehti üle 12 000 pöörde. Ta tõstis oma interferomeetri perioodiliselt Mount Wilsoni tippu (6000 jalga üle merepinna – rohkem kui 2000 meetrit), kus, nagu ta eeldas, oli eetri tuule kiirus suurem.

Dayton Miller kirjutas A. Einsteinile kirju. Ühes oma kirjas teatas ta oma kahekümne nelja aasta pikkuse töö tulemustest, kinnitades eetertuule olemasolu. A. Einstein vastas sellele kirjale väga skeptiliselt ja nõudis tõendeid, mis talle esitati. Siis… ei mingit vastust.

Fragment artiklist Universumi teooria ja objektiivne reaalsus

Constant Plank

Plancki konstant (h) on kvantfüüsika põhikonstant ja seob kiirgussageduse (υ) energiakvantiga (E) vastavalt valemile E-hυ. Sellel on tegevuse mõõde (st energia ja aja korrutis).

Meile öeldakse, et kvantteooria on hiilgava edu ja hämmastava täpsuse mudel: Kvantmaailma kirjeldamisel avastatud seadused (…) on kõige ustavamad ja täpsemad vahendid, mida eales on kasutatud looduse edukaks kirjeldamiseks ja ennustamiseks. juhtudel on teoreetilise ennustuse ja tegelikult saadud tulemuse kokkulangevus nii täpne, et lahknevused ei ületa ühte miljardit osa.

Olen selliseid väiteid nii sageli kuulnud ja lugenud, et olen harjunud arvama, et Plancki konstandi arvväärtus peaks olema teada kõige kaugema kümnendkoha täpsusega. Tundub, et see on nii: peate lihtsalt vaatama mõnda selleteemalist teatmeteost. Täpsuse illusioon kaob aga, kui avate sama juhendi eelmise väljaande. Aastate jooksul on selle "põhikonstandi" ametlikult tunnustatud väärtus muutunud, näidates tendentsi järkjärgulise suurenemise suunas.

Plancki konstandi väärtuse maksimaalne muutus täheldati aastatel 1929–1941, mil selle väärtus kasvas rohkem kui 1%. Suures osas põhjustas selle tõusu eksperimentaalselt mõõdetud elektronlaengu oluline muutus, st Plancki konstandi mõõtmised ei anna selle konstandi otseseid väärtusi, kuna selle määramisel on vaja teada elektronlaengu suurust. elektroni laeng ja mass. Kui üks või veelgi enam mõlemad viimased konstandid oma väärtusi muudavad, muutub ka Plancki konstandi väärtus.

Peenstruktuuri konstant

Mõned füüsikud peavad peenstruktuuri konstandiks üheks peamiseks kosmiliseks arvuks, mis võib aidata ühtset teooriat selgitada.

Lundi observatooriumis (Rootsi) professor Svenerik Johanssoni ja tema magistrandi Maria Aldeniuse koostöös inglise füüsiku Michael Murphyga (Cambridge) tehtud mõõtmised on näidanud, et ajas muutub ka teine mõõtmeteta konstant, nn peenstruktuurikonstant.. See valguse kiiruse vaakumis, elementaarelektrilaengu ja Plancki konstandi kombinatsioonist moodustunud suurus on oluline parameeter, mis iseloomustab aatomi osakesi koos hoidva elektromagnetilise vastastikmõju tugevust.

Et mõista, kas peenstruktuuri konstant aja jooksul muutub, võrdlesid teadlased kaugetelt kvasaridelt – Maast miljardite valgusaastate kaugusel asuvatest üliheledatest objektidest – tulevat valgust laborimõõtmistega. Kui kvasarite kiirgav valgus läbib kosmilise gaasi pilvi, moodustub pidev spekter tumedate joontega, mis näitavad, kuidas gaasi moodustavad erinevad keemilised elemendid valgust neelavad. Uurinud süstemaatilisi nihkeid joonte asendites ja kõrvutades neid laborikatsete tulemustega, jõudsid teadlased järeldusele, et otsitav konstant on muutumas. Tavainimesele tänaval ei pruugi need tunduda kuigi märkimisväärsed: 6 miljardi aasta jooksul vaid mõni miljondik protsenti, kuid täppisteadustes teatavasti pisiasju pole.

"Meie teadmised universumist on mitmel viisil puudulikud," ütleb professor Johansson. "Jääb teadmata, millest koosneb 90% universumi ainest – nn tumeainest. Juhtunu kohta on erinevaid teooriaid. pärast Suurt Pauku. Seetõttu tulevad uued teadmised alati kasuks, isegi kui need ei ole kooskõlas praeguse universumi kontseptsiooniga.