Hvordan fysiske konstanter har endret seg over tid

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

De offisielle verdiene til konstantene har endret seg selv i løpet av de siste tiårene. Men hvis målingene viser et avvik fra forventet verdi av konstanten, noe som ikke er så sjeldent, anses resultatene for å være en eksperimentell feil. Og bare sjeldne forskere våger å gå mot det etablerte vitenskapelige paradigmet og erklære universets heterogenitet.

Gravitasjonskonstant

Gravitasjonskonstanten (G) dukket først opp i Newtons gravitasjonsligning, ifølge hvilken kraften til gravitasjonsvekselvirkningen til to legemer er lik forholdet mellom produktet av massene til disse samvirkende legene multiplisert med det til kvadratet av avstanden mellom dem. Verdien av denne konstanten har blitt målt mange ganger siden den først ble bestemt i et presisjonseksperiment av Henry Cavendish i 1798.

Ved den innledende fasen av målingene ble det observert en betydelig spredning av resultatene, og deretter ble en god konvergens av de oppnådde dataene observert. Likevel, selv etter 1970, varierer de "beste" resultatene fra 6,6699 til 6,6745, det vil si at spredningen er 0,07%.

Av alle kjente fundamentale konstanter er det den numeriske verdien til gravitasjonskonstanten som bestemmes med minst nøyaktighet, selv om betydningen av denne verdien vanskelig kan overvurderes. Alle forsøk på å klargjøre den nøyaktige betydningen av denne konstanten var mislykket, og alle målinger forble i et for stort område av mulige verdier. Det faktum at nøyaktigheten av den numeriske verdien av gravitasjonskonstanten fortsatt ikke overstiger 1/5000, definerte redaktøren av tidsskriftet "Nature" som "en skamflekk på fysikkens ansikt."

Tidlig på 80-tallet. Frank Stacy og kollegene hans målte denne konstanten i dype gruver og borehull i Australia, og verdien han oppnådde var omtrent 1 % høyere enn den offisielle verdien som nå er akseptert.

Lysets hastighet i et vakuum

I følge Einsteins relativitetsteori er lysets hastighet i et vakuum en absolutt konstant. De fleste moderne fysiske teorier er basert på dette postulatet. Derfor er det en sterk teoretisk skjevhet mot å vurdere spørsmålet om en mulig endring i lysets hastighet i et vakuum. Uansett er dette spørsmålet for øyeblikket offisielt lukket. Siden 1972 har lyshastigheten i et vakuum blitt erklært konstant per definisjon og regnes nå som lik 299792.458 ± 0.0012 k/s.

Som i tilfellet med gravitasjonskonstanten, var de tidligere målingene av denne konstanten betydelig forskjellig fra den moderne, offisielt anerkjente verdien. For eksempel, i 1676 utledet Roemer en verdi som var 30 % lavere enn den nåværende, og Fizeaus resultater oppnådd i 1849 var 5 % høyere.

Fra 1928 til 1945 lyshastigheten i et vakuum, som det viste seg, var 20 km/s mindre enn før og etter denne perioden.

På slutten av 40-tallet. verdien av denne konstanten begynte å øke igjen. Det er ikke overraskende at da nye målinger begynte å gi høyere verdier av denne konstanten, oppsto det først noe forvirring blant forskere. Den nye verdien viste seg å være omtrent 20 km/s høyere enn den forrige, det vil si ganske nær den som ble etablert i 1927. Siden 1950 har resultatene av alle målinger av denne konstanten igjen vist seg å være svært nær hver annet (fig. 15). Det gjenstår bare å spekulere i hvor lenge ensartetheten til resultatene ville blitt opprettholdt dersom målingene ble fortsatt. Men i praksis, i 1972, ble den offisielle verdien av lyshastigheten i vakuum tatt i bruk, og videre forskning ble stoppet.

I eksperimenter utført av Dr. Lijun Wang ved NEC-forskningsinstituttet i Princeton, ble overraskende resultater oppnådd. Forsøket gikk ut på å sende lyspulser gjennom en beholder fylt med spesialbehandlet cesiumgass. De eksperimentelle resultatene viste seg å være fenomenale - hastigheten på lyspulsene viste seg å være 300 (tre hundre) gangermer enn den tillatte hastigheten fra Lorentz-transformasjonene (2000)!

I Italia oppnådde en annen gruppe fysikere fra det italienske nasjonale forskningsrådet, i sine eksperimenter med mikrobølger (2000), hastigheten på deres forplantning til 25%mer enn den tillatte hastigheten ifølge A. Einstein …

Mest interessant var Einshein klar over flyktigheten til lyshastigheten:

Fra skolebøkene vet alle om bekreftelsen av Einsteins teori ved Michelson-Morley-eksperimentene. Men praktisk talt ingen vet at i interferometeret, som ble brukt i Michelson-Morley-eksperimentene, reiste lyset totalt en avstand på 22 meter. I tillegg ble forsøkene utført i kjelleren i en steinbygning, praktisk talt på havnivå. Videre ble eksperimentene utført i fire dager (8., 9., 11. og 12. juli) i 1887. I løpet av disse dagene ble data fra interferometeret tatt i så lenge som 6 timer, og det var absolutt 36 svinger på enheten. Og på dette eksperimentelle grunnlaget, som på tre hvaler, hviler bekreftelsen på "riktigheten" av både den spesielle og generelle relativitetsteorien til A. Einstein.

Fakta er selvfølgelig alvorlige saker. La oss derfor gå til fakta. Amerikansk fysiker Dayton Miller(1866-1941) publiserte i 1933 i tidsskriftet Reviews of Modern Physics resultatene av hans eksperimenter på den såkalte eterdriften i en periode på mer enn tjue årforskning, og i alle disse eksperimentene fikk han positive resultater som bekreftelse på eksistensen av den eteriske vinden. Han begynte sine eksperimenter i 1902 og fullførte dem i 1926. For disse eksperimentene laget han et interferometer med en total strålebane på 64meter. Det var det mest perfekte interferometeret på den tiden, minst tre ganger mer følsomt enn interferometeret som ble brukt i deres eksperimenter av A. Michelson og E. Morley. Interferometermålingene ble tatt til forskjellige tider av døgnet, til forskjellige tider av året. Avlesningene fra instrumentet ble tatt mer enn 200 000 tusen ganger, og mer enn 12 000 omdreininger av interferometeret ble gjort. Med jevne mellomrom hevet han interferometeret til toppen av Mount Wilson (6000 fot over havet - mer enn 2000 meter), hvor etervindhastigheten, som han antok, var høyere.

Dayton Miller skrev brev til A. Einstein. I et av brevene hans rapporterte han om resultatene av hans tjuefire års arbeid, og bekreftet tilstedeværelsen av den eteriske vinden. A. Einstein svarte veldig skeptisk på dette brevet og krevde bevis, som ble presentert for ham. Så … ikke noe svar.

Fragment av artikkelen The Theory of the Universe and Objective Reality

Konstant planke

Plancks konstant (h) er en grunnleggende konstant for kvantefysikk og relaterer strålingsfrekvensen (υ) til energikvanten (E) i samsvar med formelen E-hυ. Den har dimensjonen handling (det vil si produktet av energi og tid).

Vi blir fortalt at kvanteteori er en modell for strålende suksess og utrolig nøyaktighet: "Lovene som ble oppdaget i beskrivelsen av kvanteverdenen (…) er de mest trofaste og nøyaktige verktøyene som noen gang er brukt for å lykkes med å beskrive og forutsi naturen. I noen tilfeller er sammenfallet mellom teoretisk prediksjon og det faktisk oppnådde resultatet så nøyaktig at avvikene ikke overstiger en milliarddel."

Jeg har hørt og lest slike utsagn så ofte at jeg er vant til å tro at den numeriske verdien av Plancks konstant bør være kjent med lengste desimal. Det ser ut til at det er slik: du må bare se i en eller annen oppslagsbok om dette emnet. Illusjonen av nøyaktighet vil imidlertid forsvinne hvis du åpner den forrige utgaven av den samme guiden. Gjennom årene har den offisielt anerkjente verdien av denne "fundamentale konstanten" endret seg, og viser en tendens til en gradvis økning.

Den maksimale endringen i verdien av Plancks konstant ble notert fra 1929 til 1941, da verdien økte med mer enn 1%. I stor grad var denne økningen forårsaket av en betydelig endring i den eksperimentelt målte elektronladningen, dvs. målinger av Planck-konstanten gir ikke direkte verdier av denne konstanten, siden når man bestemmer den, er det nødvendig å vite størrelsen på ladningen og massen til elektronet. Hvis en eller enda flere av begge de siste konstantene endrer verdiene, endres også verdien av Plancks konstant.

Fin struktur konstant

Noen fysikere anser finstrukturkonstanten som et av de viktigste kosmiske tallene som kan bidra til å forklare den enhetlige teorien.

Målinger utført ved Lund-observatoriet (Sverige) av professor Svenerik Johansson og hans doktorgradsstudent Maria Aldenius i samarbeid med den engelske fysikeren Michael Murphy (Cambridge) har vist at en annen dimensjonsløs konstant, den såkalte finstrukturkonstanten, også endres over tid.. Denne størrelsen, dannet av kombinasjonen av lyshastigheten i et vakuum, en elementær elektrisk ladning og Plancks konstant, er en viktig parameter som karakteriserer styrken til den elektromagnetiske interaksjonen som holder partiklene i et atom sammen.

For å forstå om den fine strukturkonstanten varierer over tid, sammenlignet forskerne lyset som kommer fra fjerne kvasarer - superlyse objekter som ligger milliarder av lysår fra Jorden - med laboratoriemålinger. Når lys som sendes ut av kvasarer passerer gjennom skyer av kosmisk gass, dannes det et kontinuerlig spektrum med mørke linjer som viser hvordan de ulike kjemiske elementene som utgjør gassen absorberer lys. Etter å ha studert de systematiske endringene i linjenes posisjoner og sammenlignet dem med resultatene av laboratorieeksperimenter, kom forskerne til den konklusjon at den søkte konstanten undergår endringer. For en vanlig mann på gaten virker de kanskje ikke særlig betydningsfulle: bare noen få milliondeler av en prosent over 6 milliarder år, men i de eksakte vitenskapene, som du vet, er det ingen bagateller.

"Vår kunnskap om universet er ufullstendig på mange måter," sier professor Johansson. "Det er fortsatt ukjent hva 90 % av materien i universet er laget av - den såkalte" mørke materien. "Det er forskjellige teorier om hva som skjedde etter Big Bang. Derfor kommer ny kunnskap alltid godt med, selv om den ikke stemmer overens med det nåværende konseptet om universet."