Kako su se fizičke konstante mijenjale tijekom vremena

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Službene vrijednosti konstanti promijenile su se čak i tijekom posljednjih nekoliko desetljeća. Ali ako mjerenja pokažu odstupanje od očekivane vrijednosti konstante, što nije tako rijetko, rezultati se smatraju eksperimentalnom pogreškom. I samo rijetki znanstvenici usuđuju se ići protiv ustaljene znanstvene paradigme i proglasiti heterogenost Svemira.

Gravitacijska konstanta

Gravitacijska konstanta (G) se prvi put pojavila u Newtonovoj jednadžbi gravitacije, prema kojoj je sila gravitacijske interakcije dvaju tijela jednaka omjeru umnožaka masa tih tijela koja djeluju u interakciji s kvadratom udaljenosti između dva tijela. ih. Vrijednost ove konstante mjerena je mnogo puta otkako ju je prvi put odredio u preciznom eksperimentu Henry Cavendish 1798. godine.

U početnoj fazi mjerenja uočeno je značajno raspršivanje rezultata, a zatim je uočena dobra konvergencija dobivenih podataka. Ipak, i nakon 1970. godine "najbolji" rezultati kreću se od 6,6699 do 6,6745, odnosno spred je 0,07%.

Od svih poznatih temeljnih konstanti, brojčana vrijednost gravitacijske konstante određena je s najmanjom točnošću, iako se važnost te vrijednosti teško može precijeniti. Svi pokušaji da se razjasni točno značenje ove konstante bili su neuspješni, a sva su mjerenja ostala u prevelikom rasponu mogućih vrijednosti. Činjenicu da točnost brojčane vrijednosti gravitacijske konstante još uvijek ne prelazi 1/5000, urednik časopisa "Nature" definirao je kao "mrku srama na licu fizike".

Početkom 80-ih godina. Frank Stacy i njegovi kolege izmjerili su ovu konstantu u dubokim rudnicima i bušotinama u Australiji, a vrijednost koju je dobio bila je oko 1% viša od trenutno prihvaćene službene vrijednosti.

Brzina svjetlosti u vakuumu

Prema Einsteinovoj teoriji relativnosti, brzina svjetlosti u vakuumu je apsolutna konstanta. Većina modernih fizikalnih teorija temelji se na ovom postulatu. Stoga postoji jaka teorijska pristranost protiv razmatranja pitanja moguće promjene brzine svjetlosti u vakuumu. U svakom slučaju, ovo je pitanje trenutno službeno zatvoreno. Od 1972., brzina svjetlosti u vakuumu je proglašena konstantnom po definiciji i sada se smatra jednakom 299792,458 ± 0,0012 k/s.

Kao iu slučaju gravitacijske konstante, dosadašnja mjerenja ove konstante značajno su se razlikovala od suvremene, službeno priznate vrijednosti. Na primjer, 1676. Roemer je zaključio vrijednost koja je bila 30% niža od trenutne, a Fizeauovi rezultati dobiveni 1849. bili su 5% veći.

Od 1928. do 1945. godine brzina svjetlosti u vakuumu, kako se ispostavilo, bila je 20 km/s manja nego prije i nakon tog razdoblja.

U kasnim 40-ima. vrijednost ove konstante ponovno je počela rasti. Nije iznenađujuće da kada su nova mjerenja počela davati više vrijednosti ove konstante, među znanstvenicima je isprva nastala određena zbunjenost. Pokazalo se da je nova vrijednost oko 20 km/s veća od prethodne, odnosno prilično blizu onoj ustanovljenoj 1927. Od 1950. rezultati svih mjerenja ove konstante opet su se pokazali vrlo blizu svakom drugo (slika 15). Ostaje samo nagađati koliko dugo bi se ujednačenost rezultata zadržala da se mjerenja nastave. No u praksi je 1972. prihvaćena službena vrijednost brzine svjetlosti u vakuumu, a daljnja istraživanja su zaustavljena.

U eksperimentima koje je proveo dr. Lijun Wang na NEC istraživačkom institutu u Princetonu, dobiveni su iznenađujući rezultati. Pokus se sastojao u propuštanju svjetlosnih impulsa kroz posudu napunjenu posebno obrađenim plinom cezijem. Eksperimentalni rezultati pokazali su se fenomenalnim - pokazala se brzina svjetlosnih impulsa 300 (tristo) putaviše od dopuštene brzine iz Lorentzove transformacije (2000)!

U Italiji je druga skupina fizičara iz talijanskog Nacionalnog istraživačkog vijeća, u svojim eksperimentima s mikrovalovima (2000.), dobila brzinu njihovog širenja do 25%više od dopuštene brzine prema A. Einsteinu …

Najzanimljivije je da je Einshein bio svjestan nestalnosti brzine svjetlosti:

Iz školskih udžbenika svi znaju za potvrdu Einsteinove teorije Michelson-Morleyevim pokusima. Ali praktički nitko ne zna da je u interferometru, koji je korišten u Michelson-Morleyevim eksperimentima, svjetlost prešla, ukupno, udaljenost od 22 metra. Osim toga, pokusi su izvedeni u podrumu kamene zgrade, praktički na razini mora. Nadalje, pokusi su izvedeni četiri dana (8., 9., 11. i 12. srpnja) 1887. godine. Ovih dana podaci s interferometra uzimani su čak 6 sati, a bilo je apsolutno 36 okreta uređaja. I na ovoj eksperimentalnoj bazi, kao na tri kita, počiva potvrda "ispravnosti" i posebne i opće teorije relativnosti A. Einsteina.

Činjenice su, naravno, ozbiljne stvari. Stoga, okrenimo se činjenicama. američki fizičar Dayton Miller(1866-1941) 1933. objavio je u časopisu Reviews of Modern Physics rezultate svojih eksperimenata na tzv. driftu etera u razdoblju od dvadeset godinaistraživanja, te je u svim tim eksperimentima dobio pozitivne rezultate u potvrdu postojanja eteričkog vjetra. Svoje eksperimente započeo je 1902., a završio ih je 1926. godine. Za ove eksperimente stvorio je interferometar s ukupnom putanjom snopa od 64metara. Bio je to najsavršeniji interferometar tog vremena, najmanje tri puta osjetljiviji od interferometra koji su u svojim eksperimentima koristili A. Michelson i E. Morley. Mjerenja interferometra vršena su u različito doba dana, u različito doba godine. Očitanja s instrumenta snimljena su više od 200.000 tisuća puta, a napravljeno je više od 12.000 okreta interferometra. Povremeno je podizao svoj interferometar na vrh Mount Wilsona (6000 stopa nadmorske visine - više od 2000 metara), gdje je, kako je pretpostavio, brzina eterskog vjetra bila veća.

Dayton Miller pisao je pisma A. Einsteinu. U jednom od svojih pisama izvijestio je o rezultatima svog dvadeset i četiri godine rada, potvrđujući prisutnost eteričnog vjetra. A. Einstein je na ovo pismo odgovorio vrlo skeptično i zahtijevao dokaze, koji su mu predočeni. Onda… nema odgovora.

Ulomak članka Teorija svemira i objektivna stvarnost

Konstantna daska

Planckova konstanta (h) je temeljna konstanta kvantne fizike i povezuje frekvenciju zračenja (υ) s kvantom energije (E) u skladu s formulom E-hυ. Ima dimenziju djelovanja (tj. proizvod energije i vremena).

Rečeno nam je da je kvantna teorija model briljantnog uspjeha i nevjerojatne točnosti: "Zakoni otkriveni u opisu kvantnog svijeta (…) najvjerniji su i najtočniji alati ikada korišteni za uspješno opisivanje i predviđanje prirode. U nekima slučajevima, podudarnost između teoretskog predviđanja i stvarno dobivenog rezultata toliko je točna da odstupanja ne prelaze jedan milijardni dio."

Toliko sam često čuo i čitao takve izjave da sam navikao vjerovati da bi brojčana vrijednost Planckove konstante trebala biti poznata do najdaljeg decimalnog mjesta. Čini se da je tako: samo trebate pogledati u neki priručnik na ovu temu. Međutim, iluzija točnosti će nestati ako otvorite prethodno izdanje istog vodiča. Tijekom godina službeno priznata vrijednost ove "temeljne konstante" se mijenjala, pokazujući tendenciju postupnog povećanja.

Maksimalna promjena vrijednosti Planckove konstante zabilježena je od 1929. do 1941. godine, kada je njezina vrijednost porasla za više od 1%. Ovo povećanje je u velikoj mjeri uzrokovano značajnom promjenom eksperimentalno izmjerenog naboja elektrona, tj. Mjerenja Planckove konstante ne daju izravne vrijednosti ove konstante, jer je pri njenom određivanju potrebno znati veličinu naboj i masa elektrona. Ako jedna ili čak više od obje zadnje konstante promijene svoje vrijednosti, mijenja se i vrijednost Planckove konstante.

Konstanta fine strukture

Neki fizičari smatraju konstantu fine strukture jednim od glavnih kozmičkih brojeva koji mogu pomoći u objašnjenju ujedinjene teorije.

Mjerenja koja su na opservatoriju Lund (Švedska) proveli profesor Svenerik Johansson i njegova diplomirana studentica Maria Aldenius u suradnji s engleskim fizičarem Michaelom Murphyjem (Cambridge) pokazala su da se još jedna bezdimenzionalna konstanta, tzv. konstanta fine strukture, također mijenja tijekom vremena.. Ova veličina, nastala kombinacijom brzine svjetlosti u vakuumu, elementarnog električnog naboja i Planckove konstante, važan je parametar koji karakterizira snagu elektromagnetske interakcije koja drži čestice atoma zajedno.

Kako bi razumjeli mijenja li se konstanta fine strukture tijekom vremena, znanstvenici su usporedili svjetlost koja dolazi iz udaljenih kvazara - super-svijetlih objekata koji se nalaze milijardama svjetlosnih godina od Zemlje - s laboratorijskim mjerenjima. Kada svjetlost koju emitiraju kvazari prođe kroz oblake kozmičkog plina, stvara se kontinuirani spektar s tamnim linijama koje pokazuju kako različiti kemijski elementi koji čine plin apsorbiraju svjetlost. Proučavajući sustavne pomake u pozicijama linija i uspoređujući ih s rezultatima laboratorijskih pokusa, istraživači su došli do zaključka da se tražena konstanta mijenja. Običnom čovjeku na ulici možda se ne čine baš značajnim: samo nekoliko milijuntih postotaka tijekom 6 milijardi godina, ali u egzaktnim znanostima, kao što znate, nema sitnica.

"Naše znanje o Svemiru na mnogo je načina nepotpuno", kaže profesor Johansson. "Ostaje nepoznato od čega se sastoji 90% tvari u svemiru - takozvane "tamne tvari". Postoje različite teorije o tome što se dogodilo nakon Velikog praska. Stoga nova znanja uvijek dobro dođu, čak i ako nisu u skladu s trenutnim konceptom svemira."