როგორ შეიცვალა ფიზიკური მუდმივები დროთა განმავლობაში

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

მუდმივების ოფიციალური მნიშვნელობები შეიცვალა ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაშიც კი. მაგრამ თუ გაზომვები აჩვენებს გადახრას მუდმივის მოსალოდნელი მნიშვნელობიდან, რაც არც ისე იშვიათია, შედეგები ითვლება ექსპერიმენტულ შეცდომად. და მხოლოდ იშვიათი მეცნიერები ბედავენ წავიდნენ დადგენილი სამეცნიერო პარადიგმის წინააღმდეგ და განაცხადონ სამყაროს ჰეტეროგენულობა.

გრავიტაციული მუდმივი

გრავიტაციული მუდმივა (G) პირველად გამოჩნდა ნიუტონის სიმძიმის განტოლებაში, რომლის მიხედვითაც ორი სხეულის გრავიტაციული ურთიერთქმედების ძალა უდრის ამ ურთიერთქმედების სხეულების მასების ნამრავლის თანაფარდობას გამრავლებული მას შორის მანძილის კვადრატთან. მათ. ამ მუდმივის მნიშვნელობა მრავალჯერ იქნა გაზომილი მას შემდეგ, რაც ის პირველად დადგინდა 1798 წელს ჰენრი კავენდიშის ზუსტი ექსპერიმენტის დროს.

გაზომვების საწყის ეტაპზე დაფიქსირდა შედეგების მნიშვნელოვანი გაფანტვა, შემდეგ კი მიღებული მონაცემების კარგი კონვერგენცია. მიუხედავად ამისა, 1970 წლის შემდეგაც კი „საუკეთესო“შედეგები მერყეობს 6,6699-დან 6,6745-მდე, ანუ სპრედი 0,07%-ია.

ყველა ცნობილი ფუნდამენტური მუდმივიდან, ეს არის გრავიტაციული მუდმივის რიცხვითი მნიშვნელობა, რომელიც განისაზღვრება ყველაზე მცირე სიზუსტით, თუმცა ამ მნიშვნელობის გადაჭარბება შეუძლებელია. ამ მუდმივის ზუსტი მნიშვნელობის გარკვევის ყველა მცდელობა წარუმატებელი აღმოჩნდა და ყველა გაზომვა დარჩა შესაძლო მნიშვნელობების ძალიან დიდ დიაპაზონში. ის ფაქტი, რომ გრავიტაციული მუდმივის რიცხვითი მნიშვნელობის სიზუსტე ჯერ კიდევ არ აღემატება 1/5000-ს, ჟურნალ "Nature"-ის რედაქტორმა განსაზღვრა, როგორც "სირცხვილის ლაქა ფიზიკის სახეზე".

80-იანი წლების დასაწყისში. ფრენკ სტეისიმ და მისმა კოლეგებმა გაზომეს ეს მუდმივი ავსტრალიის ღრმა მაღაროებსა და ჭაბურღილებში და მიღებული ღირებულება დაახლოებით 1%-ით აღემატება ოფიციალურ მნიშვნელობას, რომელიც ამჟამად მიიღება.

სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში

აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში არის აბსოლუტური მუდმივი. თანამედროვე ფიზიკური თეორიების უმეტესობა ამ პოსტულატს ეფუძნება. აქედან გამომდინარე, არსებობს ძლიერი თეორიული მიკერძოება ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის შესაძლო ცვლილების საკითხის განხილვის წინააღმდეგ. ყოველ შემთხვევაში, ეს კითხვა ამჟამად ოფიციალურად დახურულია. 1972 წლიდან ვაკუუმში სინათლის სიჩქარე განმარტებით გამოცხადდა მუდმივი და ახლა ითვლება 299792.458 ± 0.0012 კ/წმ-ის ტოლად.

როგორც გრავიტაციული მუდმივის შემთხვევაში, ამ მუდმივის წინა გაზომვები მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდა თანამედროვე, ოფიციალურად აღიარებული მნიშვნელობისგან. მაგალითად, 1676 წელს რომერმა გამოიტანა მნიშვნელობა, რომელიც 30%-ით დაბალი იყო ახლანდელთან შედარებით, ხოლო 1849 წელს მიღებული ფიზოს შედეგები 5%-ით მეტი იყო.

1928 წლიდან 1945 წლამდე სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში, როგორც გაირკვა, 20 კმ/წმ-ით ნაკლები იყო ვიდრე ამ პერიოდის წინ და შემდეგ.

40-იანი წლების ბოლოს. ამ მუდმივის ღირებულებამ კვლავ დაიწყო ზრდა. გასაკვირი არ არის, რომ როდესაც ახალმა გაზომვებმა დაიწყეს ამ მუდმივის უფრო მაღალი მნიშვნელობების მიცემა, თავდაპირველად მეცნიერებს შორის გაურკვევლობა წარმოიშვა. ახალი სიდიდე წინასთან შედარებით 20 კმ/წმ-ით მეტი აღმოჩნდა, ანუ საკმაოდ ახლოს იყო 1927 წელს დადგენილ მაჩვენებელთან. 1950 წლიდან ამ მუდმივის ყველა გაზომვის შედეგები კვლავ ძალიან ახლოს აღმოჩნდა თითოეულთან. სხვა (სურ. 15). რჩება მხოლოდ ვარაუდი, თუ რამდენ ხანს შენარჩუნდებოდა შედეგების ერთგვაროვნება, თუ გაზომვები გაგრძელდებოდა. მაგრამ პრაქტიკაში 1972 წელს მიღებულ იქნა სინათლის სიჩქარის ოფიციალური მნიშვნელობა ვაკუუმში და შემდგომი კვლევა შეჩერდა.

ექსპერიმენტებში, რომელიც ჩაატარა Dr.ლიჯუნ ვანგი პრინსტონში მდებარე NEC კვლევით ინსტიტუტში გასაკვირი შედეგები იქნა მიღებული. ექსპერიმენტი შედგებოდა სინათლის იმპულსების გადატანაში სპეციალურად დამუშავებული ცეზიუმის გაზით სავსე კონტეინერში. ექსპერიმენტული შედეგები ფენომენალური აღმოჩნდა - სინათლის იმპულსების სიჩქარე აღმოჩნდა 300 (სამას) ჯერ ლორენცის გარდაქმნების დასაშვებ სიჩქარეზე მეტი (2000 წ.)!

იტალიაში, იტალიის ეროვნული კვლევის საბჭოს ფიზიკოსთა კიდევ ერთმა ჯგუფმა მიკროტალღების ექსპერიმენტებში (2000 წ.) მიიღო მათი გავრცელების სიჩქარე 25% ა.აინშტაინის მიხედვით დასაშვებ სიჩქარეზე მეტი…

რაც ყველაზე საინტერესოა, აინშაინმა იცოდა სინათლის სიჩქარის ცვალებადობა:

სასკოლო სახელმძღვანელოებიდან ყველამ იცის მაიკლსონ-მორლის ექსპერიმენტებით აინშტაინის თეორიის დადასტურების შესახებ. მაგრამ პრაქტიკულად არავინ იცის, რომ ინტერფერომეტრში, რომელიც გამოიყენებოდა მაიკლსონ-მორლის ექსპერიმენტებში, სინათლემ გაიარა, საერთო ჯამში, 22 მეტრი მანძილი. გარდა ამისა, ექსპერიმენტები ჩატარდა ქვის შენობის სარდაფში, პრაქტიკულად ზღვის დონეზე. გარდა ამისა, ექსპერიმენტები ჩატარდა ოთხი დღის განმავლობაში (8, 9, 11 და 12 ივლისი) 1887 წელს. ამ დღეების განმავლობაში ინტერფერომეტრიდან მონაცემები 6 საათის განმავლობაში იყო აღებული და მოწყობილობის აბსოლუტურად 36 ბრუნი იყო. და ამ ექსპერიმენტულ ბაზაზე, როგორც სამ ვეშაპზე, ეყრდნობა ა.აინშტაინის ფარდობითობის როგორც სპეციალური, ისე ზოგადი თეორიის „სისწორის“დადასტურება.

ფაქტები, რა თქმა უნდა, სერიოზული საკითხებია. ამიტომ, მივმართოთ ფაქტებს. ამერიკელი ფიზიკოსი დეიტონ მილერი(1866-1941) 1933 წელს გამოაქვეყნა ჟურნალში Reviews of Modern Physics მისი ექსპერიმენტების შედეგები ე.წ. ოცი წელი კვლევა და ყველა ამ ექსპერიმენტში მან მიიღო დადებითი შედეგები ეთერული ქარის არსებობის დადასტურებაში. მან ექსპერიმენტები დაიწყო 1902 წელს და დაასრულა 1926 წელს. ამ ექსპერიმენტებისთვის მან შექმნა ინტერფერომეტრი მთლიანი სხივის ბილიკით 64 მეტრი. ეს იყო იმ დროის ყველაზე სრულყოფილი ინტერფერომეტრი, სულ მცირე სამჯერ უფრო მგრძნობიარე ვიდრე ა. მაიკელსონისა და ე. მორლის მიერ მათ ექსპერიმენტებში გამოყენებული ინტერფერომეტრი. ინტერფერომეტრის გაზომვები ხდებოდა დღის სხვადასხვა დროს, წელიწადის სხვადასხვა დროს. ინსტრუმენტიდან წაკითხული იქნა 200000 ათასზე მეტი ჯერ და გაკეთდა ინტერფერომეტრის 12000-ზე მეტი ბრუნი. ის პერიოდულად აწევდა თავის ინტერფერომეტრს მთა ვილსონის მწვერვალზე (6000 ფუტი ზღვის დონიდან - 2000 მეტრზე მეტი), სადაც, როგორც მან ივარაუდა, ეთერის ქარის სიჩქარე უფრო მაღალი იყო.

დეიტონ მილერმა წერილები მისწერა ა.აინშტაინს. ერთ-ერთ წერილში მან მოახსენა თავისი ოცდაოთხი წლის მუშაობის შედეგები, რაც ადასტურებდა ეთერული ქარის არსებობას. ა.აინშტაინმა ამ წერილს ძალიან სკეპტიკურად უპასუხა და მოითხოვა მტკიცებულება, რომელიც მას წარუდგინეს. მაშინ … პასუხი არ არის.

სტატიის ფრაგმენტი სამყაროს თეორია და ობიექტური რეალობა

მუდმივი პლანკი

პლანკის მუდმივა (h) არის კვანტური ფიზიკის ფუნდამენტური მუდმივი და აკავშირებს გამოსხივების სიხშირეს (υ) ენერგეტიკულ კვანტს (E) E-hυ ფორმულის შესაბამისად. მას აქვს მოქმედების განზომილება (ანუ ენერგიისა და დროის პროდუქტი).

გვეუბნებიან, რომ კვანტური თეორია ბრწყინვალე წარმატებისა და საოცარი სიზუსტის მოდელია: „კვანტური სამყაროს აღწერილობაში აღმოჩენილი კანონები (…) არის ყველაზე ერთგული და ზუსტი ინსტრუმენტები, რაც კი ოდესმე გამოიყენებოდა ბუნების წარმატებით აღწერისა და პროგნოზირებისთვის. ზოგიერთში. შემთხვევები, თეორიულ პროგნოზსა და რეალურად მიღებულ შედეგს შორის დამთხვევა იმდენად ზუსტია, რომ შეუსაბამობები არ აღემატება მემილიარდედ ნაწილს“.

მე იმდენად ხშირად მსმენია და წავიკითხე ასეთი განცხადებები, რომ მიჩვეული ვარ იმის მჯერა, რომ პლანკის მუდმივი რიცხვითი მნიშვნელობა უნდა იყოს ცნობილი ყველაზე შორეული ათობითი ადგილის ფარგლებში.როგორც ჩანს, ეს ასეა: თქვენ უბრალოდ უნდა ნახოთ ამ თემაზე რაიმე საცნობარო წიგნში. თუმცა, სიზუსტის ილუზია გაქრება, თუ იმავე სახელმძღვანელოს წინა გამოცემას გახსნით. წლების განმავლობაში, ამ „ფუნდამენტური მუდმივის“ოფიციალურად აღიარებული მნიშვნელობა შეიცვალა, რაც გვიჩვენებს თანდათანობითი ზრდის ტენდენციას.

პლანკის მუდმივის მნიშვნელობის მაქსიმალური ცვლილება აღინიშნა 1929 წლიდან 1941 წლამდე, როდესაც მისი მნიშვნელობა გაიზარდა 1%-ზე მეტით. დიდწილად, ეს ზრდა გამოწვეული იყო ექსპერიმენტულად გაზომილი ელექტრონის მუხტის მნიშვნელოვანი ცვლილებით, ანუ პლანკის მუდმივის გაზომვები არ იძლევა ამ მუდმივის პირდაპირ მნიშვნელობებს, რადგან მისი დადგენისას აუცილებელია ვიცოდეთ სიდიდე. ელექტრონის მუხტი და მასა. თუ ორივე ბოლო მუდმივი ერთი ან მეტიც ცვლის მნიშვნელობებს, იცვლება პლანკის მუდმივის მნიშვნელობაც.

წვრილი სტრუქტურის მუდმივი

ზოგიერთი ფიზიკოსი მიიჩნევს, რომ წვრილი სტრუქტურა მუდმივია, როგორც ერთ-ერთი მთავარი კოსმოსური რიცხვი, რომელიც დაგეხმარებათ ერთიანი თეორიის ახსნაში.

ლუნდის ობსერვატორიაში (შვედეთი) პროფესორ სვენერიკ იოჰანსონისა და მისი კურსდამთავრებულის მარია ალდენიუსის მიერ ინგლისელ ფიზიკოს მაიკლ მერფის (კემბრიჯი) თანამშრომლობით ჩატარებულმა გაზომვებმა აჩვენა, რომ სხვა განზომილებიანი მუდმივი, ეგრეთ წოდებული წვრილი სტრუქტურის მუდმივი, ასევე იცვლება დროთა განმავლობაში.. ეს რაოდენობა, რომელიც წარმოიქმნება ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის, ელემენტარული ელექტრული მუხტისა და პლანკის მუდმივის კომბინაციით, არის მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც ახასიათებს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების სიძლიერეს, რომელიც ატომის ნაწილაკებს ერთად ატარებს.

იმის გასაგებად, იცვლება თუ არა მშვენიერი სტრუქტურის მუდმივი დროთა განმავლობაში, მეცნიერებმა შეადარეს შორეული კვაზარებიდან - სუპერნათელი ობიექტები, რომლებიც დედამიწიდან მილიარდობით სინათლის წლის მანძილზე მდებარე შუქი მოდის, ლაბორატორიულ გაზომვებს. როდესაც კვაზარების მიერ გამოსხივებული სინათლე გადის კოსმოსური აირის ღრუბლებში, იქმნება უწყვეტი სპექტრი მუქი ხაზებით, რომლებიც აჩვენებს, თუ როგორ შთანთქავს აირს შემადგენელი სხვადასხვა ქიმიური ელემენტები. ხაზების პოზიციების სისტემატური ცვლილებების შესწავლით და მათი ლაბორატორიული ექსპერიმენტების შედეგებთან შედარების შემდეგ, მკვლევარები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ძებნილი მუდმივი განიცდის ცვლილებებს. ქუჩაში უბრალო ადამიანისთვის ისინი შეიძლება არც თუ ისე მნიშვნელოვანი ჩანდეს: 6 მილიარდი წლის განმავლობაში მხოლოდ პროცენტის რამდენიმე მემილიონედია, მაგრამ ზუსტ მეცნიერებებში, როგორც მოგეხსენებათ, წვრილმანები არ არის.

”ჩვენი ცოდნა სამყაროს შესახებ არასრულია მრავალი თვალსაზრისით,” - ამბობს პროფესორი იოჰანსონი.”გაურკვეველი რჩება, თუ რისგან შედგება სამყაროს მატერიის 90% - ეგრეთ წოდებული”ბნელი მატერია”.”არსებობს სხვადასხვა თეორიები იმის შესახებ, თუ რა მოხდა. დიდი აფეთქების შემდეგ. ამიტომ, ახალი ცოდნა ყოველთვის გამოდგება, მაშინაც კი, თუ ისინი არ შეესაბამება სამყაროს ამჟამინდელ კონცეფციას.”