Hur fysiska konstanter har förändrats över tiden

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

De officiella värdena för konstanterna har förändrats även under de senaste decennierna. Men om mätningarna visar en avvikelse från det förväntade värdet på konstanten, vilket inte är så sällsynt, anses resultaten vara ett experimentellt fel. Och bara sällsynta vetenskapsmän vågar gå emot det etablerade vetenskapliga paradigmet och deklarera universums heterogenitet.

Gravitationskonstant

Gravitationskonstanten (G) uppträdde först i Newtons gravitationsekvation, enligt vilken kraften i gravitationssamverkan mellan två kroppar är lika med förhållandet mellan produkten av massan av dessa samverkande kroppar multiplicerat med den till kvadraten på avståndet mellan dem. Värdet på denna konstant har uppmätts många gånger sedan den först bestämdes i ett precisionsexperiment av Henry Cavendish 1798.

I det inledande skedet av mätningarna observerades en signifikant spridning av resultaten, och sedan observerades en god konvergens av erhållna data. Ändå, även efter 1970, varierar de "bästa" resultaten från 6,6699 till 6,6745, det vill säga spridningen är 0,07%.

Av alla kända grundkonstanter är det gravitationskonstantens numeriska värde som bestäms med minsta noggrannhet, även om betydelsen av detta värde knappast kan överskattas. Alla försök att klargöra den exakta innebörden av denna konstant var misslyckade, och alla mätningar förblev inom ett för stort intervall av möjliga värden. Det faktum att noggrannheten för gravitationskonstantens numeriska värde fortfarande inte överstiger 1/5000, definierade redaktören för tidskriften "Nature" som "en skamfläck i fysikens ansikte."

I början av 80-talet. Frank Stacy och hans kollegor mätte denna konstant i djupa gruvor och borrhål i Australien, och värdet han fick var cirka 1 % högre än det officiella värdet som för närvarande accepteras.

Ljusets hastighet i vakuum

Enligt Einsteins relativitetsteori är ljusets hastighet i ett vakuum en absolut konstant. De flesta moderna fysikaliska teorier är baserade på detta postulat. Därför finns det en stark teoretisk fördom mot att överväga frågan om en möjlig förändring av ljusets hastighet i ett vakuum. Hur som helst är denna fråga för närvarande officiellt stängd. Sedan 1972 har ljusets hastighet i vakuum förklarats konstant per definition och anses nu vara lika med 299792,458 ± 0,0012 k/s.

Liksom i fallet med gravitationskonstanten var de tidigare mätningarna av denna konstant betydligt annorlunda än det moderna, officiellt erkända värdet. Till exempel, 1676 härledde Roemer ett värde som var 30 % lägre än det nuvarande, och Fizeaus resultat som erhölls 1849 var 5 % högre.

Från 1928 till 1945 ljusets hastighet i vakuum, som det visade sig, var 20 km/s mindre än före och efter denna period.

I slutet av 40-talet. värdet av denna konstant började öka igen. Det är inte förvånande att när nya mätningar började ge högre värden på denna konstant, uppstod en del förvirring bland forskare till en början. Det nya värdet visade sig vara cirka 20 km/s högre än det tidigare, det vill säga ganska nära det som fastställdes 1927. Sedan 1950 visade sig resultaten av alla mätningar av denna konstant återigen vara mycket nära varje annat (fig. 15). Det återstår bara att spekulera i hur länge enhetligheten i resultaten skulle ha bibehållits om mätningarna fortsattes. Men i praktiken, 1972, antogs det officiella värdet av ljusets hastighet i vakuum, och ytterligare forskning stoppades.

I experiment utförda av Dr. Lijun Wang vid NEC-forskningsinstitutet i Princeton erhölls överraskande resultat. Experimentet gick ut på att skicka ljuspulser genom en behållare fylld med specialbehandlad cesiumgas. De experimentella resultaten visade sig vara fenomenala - hastigheten på ljuspulserna visade sig vara 300 (trehundra) gångermer än den tillåtna hastigheten från Lorentz-transformationerna (2000)!

I Italien uppnådde en annan grupp fysiker från det italienska nationella forskningsrådet i sina experiment med mikrovågor (2000) hastigheten för deras utbredning till 25%mer än den tillåtna hastigheten enligt A. Einstein …

Mest intressant var Einshein medveten om flyktigheten i ljusets hastighet:

Från skolböckerna vet alla om bekräftelsen av Einsteins teori genom Michelson-Morley-experimenten. Men praktiskt taget ingen vet att i interferometern, som användes i Michelson-Morley-experimenten, reste ljuset totalt 22 meter. Dessutom utfördes experimenten i källaren i en stenbyggnad, praktiskt taget på havsnivå. Vidare utfördes experimenten under fyra dagar (8, 9, 11 och 12 juli) 1887. Under dessa dagar togs data från interferometern så länge som 6 timmar, och det var absolut 36 varv av enheten. Och på denna experimentella bas, som på tre valar, vilar bekräftelsen på "riktigheten" av både den speciella och allmänna relativitetsteorin hos A. Einstein.

Fakta är naturligtvis allvarliga frågor. Låt oss därför vända oss till fakta. Amerikansk fysiker Dayton Miller(1866-1941) publicerade 1933 i tidskriften Reviews of Modern Physics resultaten av hans experiment på den så kallade eterdriften under en period av mer än tjugo årforskning, och i alla dessa experiment fick han positiva resultat som bekräftelse på existensen av den eteriska vinden. Han började sina experiment 1902 och avslutade dem 1926. För dessa experiment skapade han en interferometer med en total strålbana på 64meter. Det var den mest perfekta interferometern på den tiden, minst tre gånger känsligare än interferometern som användes i deras experiment av A. Michelson och E. Morley. Interferometermätningarna gjordes vid olika tidpunkter på dygnet, vid olika tider på året. Avläsningarna från instrumentet togs mer än 200 000 tusen gånger, och mer än 12 000 varv av interferometern gjordes. Han höjde med jämna mellanrum sin interferometer till toppen av Mount Wilson (6 000 fot över havet - mer än 2 000 meter), där, som han antog, etervindhastigheten var högre.

Dayton Miller skrev brev till A. Einstein. I ett av sina brev rapporterade han om resultatet av sitt tjugofyra års arbete, vilket bekräftade närvaron av den eteriska vinden. A. Einstein svarade mycket skeptiskt på detta brev och krävde bevis, som presenterades för honom. Då… inget svar.

Fragment av artikeln The Theory of the Universe and Objective Reality

Konstant planka

Plancks konstant (h) är en grundläggande konstant för kvantfysiken och relaterar strålningsfrekvensen (υ) till energikvantumet (E) i enlighet med formeln E-hυ. Den har dimensionen handling (det vill säga produkten av energi och tid).

Vi får höra att kvantteorin är en modell för briljant framgång och otrolig noggrannhet: "De lagar som upptäcktes i beskrivningen av kvantvärlden (…) är de mest trogna och exakta verktyg som någonsin använts för att framgångsrikt beskriva och förutsäga naturen. I vissa fall är sammanträffandet mellan teoretisk förutsägelse och det faktiska resultatet så exakt att avvikelserna inte överstiger en miljarddels del."

Jag har hört och läst sådana påståenden så ofta att jag är van att tro att det numeriska värdet av Plancks konstant bör vara känt till inom den längsta decimalen. Det verkar som att det är så: du måste bara titta i någon uppslagsbok om detta ämne. Illusionen av noggrannhet försvinner dock om du öppnar den tidigare utgåvan av samma guide. Under åren har det officiellt erkända värdet av denna "grundläggande konstant" förändrats, vilket visar en tendens till en gradvis ökning.

Den maximala förändringen i värdet av Plancks konstant noterades från 1929 till 1941, då dess värde ökade med mer än 1%. Till stor del orsakades denna ökning av en signifikant förändring i den experimentellt uppmätta elektronladdningen, dvs. mätningar av Planck-konstanten ger inte direkta värden på denna konstant, eftersom det är nödvändigt att veta storleken på denna konstant när man bestämmer den. elektronens laddning och massa. Om en eller till och med flera av de båda sista konstanterna ändrar sina värden, ändras också värdet på Plancks konstant.

Fin struktur konstant

Vissa fysiker anser att den fina strukturkonstanten är ett av de viktigaste kosmiska talen som kan hjälpa till att förklara den förenade teorin.

Mätningar utförda vid Lunds observatorium (Sverige) av professor Svenerik Johansson och hans doktorand Maria Aldenius i samarbete med den engelske fysikern Michael Murphy (Cambridge) har visat att en annan dimensionslös konstant, den så kallade finstrukturkonstanten, också förändras över tiden. Denna kvantitet, bildad av kombinationen av ljusets hastighet i ett vakuum, en elementär elektrisk laddning och Plancks konstant, är en viktig parameter som kännetecknar styrkan hos den elektromagnetiska interaktion som håller ihop partiklarna i en atom.

För att förstå om den fina strukturkonstanten varierar över tiden, jämförde forskare ljuset som kommer från avlägsna kvasarer - superljusa objekt belägna miljarder ljusår från jorden - med laboratoriemätningar. När ljus som sänds ut av kvasarer passerar genom moln av kosmisk gas, bildas ett kontinuerligt spektrum med mörka linjer som visar hur de olika kemiska grundämnena som utgör gasen absorberar ljus. Efter att ha studerat de systematiska förändringarna i linjernas positioner och jämfört dem med resultaten av laboratorieexperiment, kom forskarna till slutsatsen att den sökta konstanten genomgår förändringar. För en vanlig man på gatan kanske de inte verkar särskilt betydelsefulla: bara några miljondelar av en procent över 6 miljarder år, men inom de exakta vetenskaperna finns det som bekant inga bagateller.

"Vår kunskap om universum är ofullständig på många sätt", säger professor Johansson. "Det är fortfarande okänt vad 90 % av materien i universum består av - den så kallade" mörka materian. "Det finns olika teorier om vad som hände. efter Big Bang. Därför kommer ny kunskap alltid väl till pass, även om den inte är förenlig med det nuvarande konceptet om universum."