Физик тогтмолууд цаг хугацааны явцад хэрхэн өөрчлөгдсөн

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Тогтмолуудын албан ёсны үнэ цэнэ сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд ч өөрчлөгдсөн. Гэхдээ хэмжилтүүд нь тогтмол хэмжигдэхүүний хүлээгдэж буй утгаас хазайлтыг харуулсан бол энэ нь тийм ч ховор биш бол үр дүнг туршилтын алдаа гэж үзнэ. Зөвхөн ховор эрдэмтэд л шинжлэх ухааны тогтсон парадигмын эсрэг явж, орчлон ертөнцийн нэг төрлийн бус байдлыг тунхаглаж зүрхэлдэг.

Таталцлын тогтмол

Таталцлын тогтмол (G) нь Ньютоны таталцлын тэгшитгэлд анх гарч ирсэн бөгөөд үүний дагуу хоёр биеийн таталцлын харилцан үйлчлэлийн хүч нь харилцан үйлчилж буй биетүүдийн массын үржвэрийн харьцаатай тэнцүү байна. тэд. Энэ тогтмолын утгыг анх 1798 онд Хенри Кавендиш нарийн туршилтаар тогтоосноос хойш олон удаа хэмжиж байжээ.

Хэмжилтийн эхний үе шатанд үр дүнгийн мэдэгдэхүйц тархалт ажиглагдаж, дараа нь олж авсан өгөгдлийн сайн нийлмэл байдал ажиглагдсан. Гэсэн хэдий ч 1970 оноос хойш "хамгийн сайн" үр дүн 6.6699-6.6745 хооронд хэлбэлзэж, өөрөөр хэлбэл тархалт 0.07% байна.

Мэдэгдэж буй бүх үндсэн тогтмолуудын дотроос таталцлын тогтмолын тоон утга нь хамгийн бага нарийвчлалтайгаар тодорхойлогддог боловч энэ утгын ач холбогдлыг хэт үнэлэх боломжгүй юм. Энэ тогтмолын яг утгыг тодруулах гэсэн бүх оролдлого бүтэлгүйтсэн бөгөөд бүх хэмжилтүүд хэт том боломжит утгын хүрээнд үлджээ. Таталцлын тогтмол байдлын тоон утгын нарийвчлал 1/5000-аас хэтрэхгүй байгааг "Байгаль" сэтгүүлийн редактор "физикийн нүүрэн дээрх ичгүүрийн толбо" гэж тодорхойлсон.

80-аад оны эхээр. Фрэнк Стейси болон түүний хамтрагчид Австралийн гүний уурхай, цооногуудад энэ тогтмолыг хэмжсэн бөгөөд түүний олж авсан үнэ цэнэ нь одоогоор хүлээн зөвшөөрөгдсөн албан ёсны үнэ цэнээс ойролцоогоор 1%-иар өндөр байжээ.

Вакуум дахь гэрлийн хурд

Эйнштейний харьцангуйн онолын дагуу вакуум дахь гэрлийн хурд нь үнэмлэхүй тогтмол юм. Орчин үеийн физикийн онолуудын ихэнх нь энэ постулат дээр суурилдаг. Тиймээс вакуум дахь гэрлийн хурдыг өөрчлөх боломжтой гэсэн асуултыг авч үзэхийн эсрэг онолын хүчтэй хандлага байдаг. Ямар ч байсан энэ асуулт одоогоор албан ёсоор хаалттай байна. 1972 оноос хойш вакуум дахь гэрлийн хурдыг тодорхойлолтоор тогтмол гэж зарласан бөгөөд одоо 299792.458 ± 0.0012 к / с-тэй тэнцүү гэж үздэг.

Таталцлын тогтмол байдлын нэгэн адил энэ тогтмолын өмнөх хэмжилтүүд нь орчин үеийн албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдсөн утгаас эрс ялгаатай байв. Жишээлбэл, 1676 онд Ромер одоогийнхоос 30% бага утгыг гаргасан бол 1849 онд Физогийн олж авсан үр дүн 5% илүү байв.

1928-1945 он хүртэл вакуум дахь гэрлийн хурд нь энэ хугацааны өмнөх болон дараах үеийнхээс 20 км / с бага байсан.

40-өөд оны сүүлээр. энэ тогтмолын утга дахин нэмэгдэж эхлэв. Шинэ хэмжилтүүд энэ тогтмолын илүү өндөр утгыг өгч эхлэхэд эрдэмтдийн дунд эхэндээ эргэлзээ төрж байсан нь гайхах зүйл биш юм. Шинэ утга нь өмнөхөөсөө 20 км/с өндөр, өөрөөр хэлбэл 1927 онд тогтоогдсонтой нэлээн ойролцоо байна. 1950 оноос хойш энэ тогтмолын бүх хэмжилтийн үр дүн дахин тус бүрт маш ойрхон болсон байна. бусад (Зураг 15). Хэмжилтийг үргэлжлүүлсэн бол үр дүнгийн жигд байдал хэр удаан хадгалагдах байсныг таамаглахад л үлдлээ. Гэвч бодит байдал дээр 1972 онд вакуум дахь гэрлийн хурдны албан ёсны утгыг баталж, цаашдын судалгааг зогсоосон.

Докторын хийсэн туршилтуудад. Принстон дахь NEC судалгааны хүрээлэнгийн Лижун Ванг, гайхалтай үр дүнд хүрсэн. Туршилт нь тусгайлан боловсруулсан цезийн хийгээр дүүргэсэн саванд гэрлийн импульс дамжуулах явдал байв. Туршилтын үр дүн гайхалтай болж, гэрлийн импульсийн хурд гарч ирэв 300 (гурван зуун) удаа Лоренцын хувиргалтаас (2000) зөвшөөрөгдөх хурдаас илүү!

Италид Италийн Үндэсний Судалгааны Зөвлөлийн өөр нэг хэсэг физикчид богино долгионы туршилт хийхдээ (2000) тэдгээрийн тархалтын хурдыг олж авсан. 25% А. Эйнштейний дагуу зөвшөөрөгдөх хурдаас илүү …

Хамгийн сонирхолтой нь Эйншейн гэрлийн хурдны хэлбэлзлийг мэддэг байсан:

Мишельсон-Морлигийн туршилтаар Эйнштейний онолыг баталгаажуулсныг сургуулийн сурах бичгээс хүн бүр мэддэг. Гэхдээ Мишельсон-Морлигийн туршилтанд ашигласан интерферометрт гэрэл нийтдээ 22 метрийн зайг туулсан гэдгийг бараг хэн ч мэдэхгүй. Нэмж дурдахад туршилтыг чулуун барилгын подвалд, бараг далайн түвшинд хийсэн. Цаашилбал, туршилтыг 1887 онд дөрвөн өдрийн турш (7-р сарын 8, 9, 11, 12) явуулсан. Эдгээр өдрүүдэд интерферометрийн өгөгдлийг 6 цагийн турш авсан бөгөөд төхөөрөмжийн 36 эргэлт гарсан байна. Гурван халимны нэгэн адил энэхүү туршилтын суурь дээр А. Эйнштейний харьцангуйн тусгай болон ерөнхий онолын аль алиных нь "зөв" байдлын баталгаа нотлогдож байна.

Баримт нь мэдээж ноцтой асуудал юм. Тиймээс бодит байдалд хандъя. Америкийн физикч Дэйтон Миллер(1866-1941) 1933 онд "Modern Physics" сэтгүүлд эфир гэгддэг зүйл дээр хийсэн туршилтынхаа үр дүнг нийтлэв. хорин жил судалгаа хийж, эдгээр бүх туршилтуудад тэрээр эфирийн салхи байгааг батлах эерэг үр дүнг авчээ. Тэрээр 1902 онд туршилтаа эхлүүлж, 1926 онд дуусгасан. Эдгээр туршилтуудын хувьд тэрээр нийт цацрагийн замтай интерферометрийг бүтээжээ 64 метр. Энэ нь тухайн үеийн хамгийн төгс интерферометр байсан бөгөөд А. Мишельсон, Э. Морли нарын туршилтанд ашигласан интерферометрээс дор хаяж гурав дахин илүү мэдрэмжтэй байжээ. Интерферометрийн хэмжилтийг өдрийн янз бүрийн цаг, жилийн өөр өөр цагт хийсэн. Төхөөрөмжийн заалтыг 200,000 мянга гаруй удаа авч, интерферометрийн 12,000 гаруй эргэлт хийсэн. Тэрээр интерферометрээ үе үе Вилсон уулын оройд (далайн түвшнээс дээш 6000 фут - 2000 гаруй метр) дээш өргөдөг байсан бөгөөд түүний таамаглаж байсанчлан эфирийн салхины хурд илүү байв.

Дейтон Миллер А. Эйнштейнд захидал бичсэн. Тэрээр нэгэн захидалдаа хорин дөрвөн жилийн ажлынхаа үр дүнг тайлагнаж, эфирийн салхи байгааг баталжээ. А. Эйнштейн энэ захидалд тун эргэлзсэн хариу өгч, нотлох баримтыг шаардаж, түүнд танилцуулсан байна. Дараа нь … хариу алга.

"Орчлон ертөнц ба объектив бодит байдлын онол" өгүүллийн хэсэг

Тогтмол банзан

Планкийн тогтмол (h) нь квант физикийн үндсэн тогтмол бөгөөд E-hυ томьёоны дагуу цацрагийн давтамжийг (υ) энергийн квант (E)-тай холбодог. Энэ нь үйл ажиллагааны хэмжээстэй (өөрөөр хэлбэл эрчим хүч, цаг хугацааны бүтээгдэхүүн).

Квантын онол бол гайхалтай амжилт, гайхалтай нарийвчлалын загвар юм гэж бидэнд хэлсэн байдаг: Квантын ертөнцийг дүрслэх явцад нээсэн хуулиуд (…) нь байгалийг амжилттай дүрсэлж, урьдчилан таамаглахад ашигласан хамгийн үнэнч, үнэн зөв хэрэгсэл юм. Зарим тохиолдолд Онолын таамаглал ба бодит үр дүнгийн хоорондох давхцал нь маш үнэн зөв бөгөөд зөрүү нь тэрбумын нэгээс хэтрэхгүй байна.

Ийм мэдэгдлийг би маш олон удаа сонсож, уншиж байсан тул Планкийн тогтмолын тоон утгыг аравтын бутархайн орон зайд мэддэг байх ёстой гэж итгэж дассан. Энэ нь тийм юм шиг санагдаж байна: та энэ сэдвээр лавлах номноос үзэх хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та ижил гарын авлагын өмнөх хэвлэлийг нээвэл нарийвчлалын хуурмаг алга болно. Олон жилийн туршид энэхүү "үндсэн тогтмол"-ын албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдсөн үнэ цэнэ өөрчлөгдөж, аажмаар өсөх хандлагатай байгааг харуулж байна.

Планкийн тогтмолын утгын хамгийн их өөрчлөлтийг 1929-1941 онуудад тэмдэглэсэн бөгөөд энэ үед түүний утга 1% -иас илүү өссөн байна. Энэ өсөлт нь туршилтаар хэмжсэн электрон цэнэгийн мэдэгдэхүйц өөрчлөлтөөс шалтгаалсан, өөрөөр хэлбэл Планк тогтмолын хэмжилт нь энэ тогтмолын шууд утгыг өгдөггүй, учир нь үүнийг тодорхойлохдоо түүний хэмжээг мэдэх шаардлагатай байдаг. электроны цэнэг ба масс. Хэрэв сүүлийн тогтмолуудын аль нэг нь эсвэл бүр хэд хэдэн удаа утгуудаа өөрчилвөл Планкийн тогтмолын утга мөн өөрчлөгдөнө.

Нарийн бүтцийн тогтмол

Зарим физикчид нарийн бүтцийн тогтмолыг нэгдмэл онолыг тайлбарлахад туслах сансрын гол тоонуудын нэг гэж үздэг.

Профессор Свенерик Йоханссон болон түүний аспирант Мария Алдениус нар Английн физикч Майкл Мерфи (Кэмбриж) нартай хамтран Лундын ажиглалтын төвд (Швед) хийсэн хэмжилтүүд нь нарийн бүтцийн тогтмол гэгдэх өөр нэг хэмжээсгүй тогтмол ч цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг болохыг харуулсан.. Вакуум дахь гэрлийн хурд, энгийн цахилгаан цэнэг ба Планкийн тогтмолын нийлбэрээс үүссэн энэ хэмжигдэхүүн нь атомын бөөмсийг холбосон цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн хүчийг тодорхойлдог чухал үзүүлэлт юм.

Нарийн бүтцийн тогтмол хэмжээ цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг эсэхийг ойлгохын тулд эрдэмтэд алс холын квазарууд буюу дэлхийгээс хэдэн тэрбум гэрлийн жилийн зайд орших хэт тод биетүүдээс ирж буй гэрлийг лабораторийн хэмжилттэй харьцуулсан. Квазаруудаас ялгарах гэрэл сансрын хийн үүлээр дамжин өнгөрөхөд хийг бүрдүүлдэг янз бүрийн химийн элементүүд гэрлийг хэрхэн шингээж байгааг харуулсан бараан зураас бүхий тасралтгүй спектр үүсдэг. Шугамын байрлал дахь системчилсэн шилжилтийг судалж, лабораторийн туршилтын үр дүнтэй харьцуулж үзээд судлаачид хүссэн тогтмол нь өөрчлөгдөж байна гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Гудамжинд байгаа энгийн хүний хувьд эдгээр нь тийм ч чухал биш юм шиг санагдаж магадгүй юм: 6 тэрбум жилийн хугацаанд зөвхөн хэдэн сая хувь нь л байдаг, гэхдээ нарийн шинжлэх ухаанд та бүхний мэдэж байгаагаар өчүүхэн зүйл байдаггүй.

"Орчлон ертөнцийн талаарх бидний мэдлэг олон талаараа дутуу байна" гэж профессор Йоханссон хэлэв. "Орчлон ертөнцийн материйн 90% нь "хар матери" гэж нэрлэгддэг юунаас бүрддэг нь тодорхойгүй хэвээр байна. Юу болсон талаар янз бүрийн онолууд байдаг. Их тэсрэлтийн дараа. Тиймээс шинэ мэдлэг нь орчлон ертөнцийн талаарх одоогийн ойлголттой нийцэхгүй байсан ч үргэлж хэрэг болдог."