Проблема сталості фундаментальних констант Підготувала: студентка групи Ф-51 Климович Марія Науковий керівник: доц. Бойчук В. М.
Актуальність теми. Фундаментальні фізичні сталі – одні з найважливіших елементів сучасної фізичної картини світу. Останнім часом постало питання про сталість констант. Порівнюючи результати спостережень квазарів і лабораторних вимірювань, фізики приходять до висновку, що хімічні елементи у далекому минулому поглинали світло не так, як сьогодні. Відмінність можна пояснити зміною на декілька мільйонних часток сталої тонкої структури α. Вимірювання швидкості світла і інших фізичних констант показують, що у минулому швидкість світла була вища. Пояснюють це дослідженням червоного зміщення в далеких галактиках. Підтвердження навіть дуже малої зміни констант стане справжнім переворотом в науці. Константи, які ми спостерігаємо можуть виявитися лише “силуетами” дійсних сталих, які існують в багатовимірному просторі-часі.
Мета роботи. Аналіз найновішої наукової інформації, результатів дослідів по вимирюванню фундаментальних фізичних сталих. Методи дослідження. По проблемам, які пов’язані з фундаментальними сталими, найбільш істотні ресурси надаються Робочою групою Центра значень фундаментальних сталих Національного інститута стандартів і технологій США (CODATA). Тут акумулююється вся інформація про вимірювання фундаментальних сталих. Таблиці узгодження значень фізичних сталих, найбільш повний перелік публікацій по проблемам незмінності констант (http: //www. physics. nist. gov/cuu/).
До цієї теми входить розгляд таких розділів: «Класифікація фізичних сталих» , «Зміни констант» і «Моделі розвитку фізики з точки зору ролі фундаментальних констант» .
Класифікація фізичних сталих Фізичні сталі Безрозмірні (А) Розмірні Всі інші сталі (В) метрологічно незалежні сталі, число яких необхідно і достатньо для повного еталонування одиниць всіх фізичних величин (С) Мал. 1 Різні класи фізичних сталих
Фундаментальні фізичні сталі Величина Символ Швидкість світла у вакуумі С Гравітаційна стала G Стала Планка h Стала Дірака Елементарний заряд e Стала k Значення
Зміни констант Аналізуючи параметри нашого світу, вчені в XIX ст. і на початку XX ст. відкрили так звані великі числа - числа, які мають величезні, "безмірні", з точки зору сучасної фізики, значення порядку.
Основна проблема, пов'язана з великими числами, полягає в тому, що ні в одній математичної теорії не з'являються такі величезні числа для певних рішень. Цю обставину неодноразово підкреслювали багато вчених, такі як П. A. M. Дірак, В. Гейзенберг, Р. Фейнман та ін. Найбільш красиве вирішення проблеми пояснення великих чисел було запропоновано в 1937 р П. A. M. Дираком, просто припустити не незалежність, а зв'язок всіх великих чисел один з одним, що виявилося достатнім для їх пояснення (з точністю до порядку): так як одним з великих чисел є сучасний космічний час, виражений в атомних одиницях, то всі інші великі числа
Найважливішим аргументом проти гіпотези Дірака є відсутність на даний момент будь-яких добре встановлених експериментальних підтверджень зміни сили гравітаційної взаємодії. Разом з тим, вченим не вдалося до цих пір запропонувати інші фізичні пояснення появи великих чисел, так само прості і красиві, як ідея Дірака. Оскільки різні автори аналізували різні великі числа і співвідношення між ними (зазвичай довільно вибиралися дватри), доцільно розглянути їх сукупність цілком. При цьому, оскільки гіпотеза Дірака носила характер якісного пояснення, ми для простоти будемо вказувати великі числа з точністю до порядків, тим більше, що поки ще існує велика невизначеність в значеннях основних космічних параметрів.
Мал. 2. Мультивсесвіт з різними значеннями α
Моделі розвитку фізики з точки зору ролі фундаментальних сталих Механіка Динаміка (с) Електродинаміка Єдина теорія (с, h) Термодинаміка Мал. 3 Взаємовідносини фізичних теорій по Планку
Мал. 4. Куб фізичних теорій
Висновки Одним з найважливіших властивостей фундаментальних постійних з точки зору теорії є те, що вони виступають в якості кордонів застосовності тих чи інших фізичних теорій. Розвиток теоретичної фізики йде у напрямку об'єднання теорій, з включенням фундаментальних постійних, що фігурують в об'єднуються теоріях, в більш загальну. Ще однією дуже важливою властивістю фундаментальних постійних є те, що вони виступають в якості абсолютних еталонів Природи. Наявний набір числових значень фундаментальних сталих необхідний для існування основних станів. Змінюючи одну з фундаментальних сталих при незмінності інших, ми порушимо умови існування основних станів. Стає зрозумілим, що нова наука не буде простим покращенням колишньої, це буде принципово нова фізика, якій повинно бути під силу створення єдиної теорії Всесвіту.
Дякую за увагу!
Скачать презентацию Проблема сталості фундаментальних констант Підготувала студентка групи Ф-51
Климович.ppt