Constantes atómicas adimensionales de Israel. Interacción constante. Constantes en otras teorías

¡Qué mundo tan inimaginablemente extraño sería si las constantes físicas pudieran cambiar! Por ejemplo, la llamada constante de estructura fina es aproximadamente 1/137. Si tuviera una magnitud diferente, entonces podría no haber diferencia entre materia y energía.

Hay cosas que nunca cambian. Los científicos las llaman constantes físicas o constantes mundiales. Se cree que la velocidad de la luz $c$, la constante gravitacional $G$, la masa del electrón $m_e$ y algunas otras cantidades permanecen siempre y en todas partes sin cambios. Forman la base sobre la que se basan las teorías físicas y determinan la estructura del Universo.

Los físicos están trabajando arduamente para medir las constantes mundiales con una precisión cada vez mayor, pero nadie ha podido explicar de ninguna manera por qué sus valores son como son. En el sistema SI $c = 299792458$ m/s, $G = 6.673\cdot 10^(–11)Н\cdot$m$^2$/kg$^2$, $m_e = 9.10938188\cdot10^( – 31)$ kg son cantidades completamente independientes que tienen una sola propiedad común: si cambian aunque sea un poco, la existencia de estructuras atómicas complejas, incluidos los organismos vivos, estará en duda. El deseo de fundamentar los valores de las constantes se convirtió en uno de los incentivos para el desarrollo de una teoría unificada que describa completamente todos los fenómenos existentes. Con su ayuda, los científicos esperaban demostrar que cada constante mundial sólo puede tener un valor posible, determinado por los mecanismos internos que determinan la engañosa arbitrariedad de la naturaleza.

Se considera que la mejor candidata para el título de teoría unificada es la teoría M (una variante de la teoría de cuerdas), que puede considerarse válida si el Universo no tiene cuatro dimensiones espacio-temporales, sino once. En consecuencia, es posible que las constantes que observamos no sean verdaderamente fundamentales. Las verdaderas constantes existen en pleno espacio multidimensional y sólo vemos sus “siluetas” tridimensionales.

RESEÑA: CONSTANTES MUNDIALES

1. En muchas ecuaciones físicas hay cantidades que se consideran constantes en todas partes: en el espacio y en el tiempo.

2. Recientemente, los científicos han dudado de la constancia de las constantes mundiales. Al comparar los resultados de las observaciones de los cuásares y las mediciones de laboratorio, concluyen que los elementos químicos del pasado lejano absorbían la luz de forma diferente a como lo hacen hoy. La diferencia puede explicarse por un cambio de unas pocas ppm en la constante de estructura fina.

3. La confirmación de incluso un cambio tan pequeño sería una verdadera revolución en la ciencia. Las constantes observadas pueden resultar ser sólo “siluetas” de las constantes verdaderas que existen en el espacio-tiempo multidimensional.

Mientras tanto, los físicos han llegado a la conclusión de que los valores de muchas constantes pueden ser el resultado de eventos aleatorios e interacciones entre partículas elementales en las primeras etapas de la historia del Universo. La teoría de cuerdas permite la existencia de una gran cantidad ($10^(500)$) de mundos con diferentes conjuntos de leyes y constantes autoconsistentes ( véase “El panorama de la teoría de cuerdas”, “En el mundo de la ciencia”, núm. 12, 2004.). Por ahora, los científicos no tienen idea de por qué se seleccionó nuestra combinación. Quizás, como resultado de más investigaciones, el número de mundos lógicamente posibles se reduzca a uno, pero es posible que nuestro Universo sea solo una pequeña sección del multiverso en el que se implementan varias soluciones a las ecuaciones de una teoría unificada. y simplemente estamos observando una de las variantes de las leyes de la naturaleza ( ver “Universos Paralelos”, “En el Mundo de la Ciencia”, No. 8, 2003. En este caso, no hay explicación para muchas constantes mundiales, excepto que constituyen una rara combinación que permite el desarrollo de la conciencia. Quizás el Universo que observamos se haya convertido en uno de los muchos oasis aislados rodeados por la infinidad de espacio sin vida: un lugar surrealista donde dominan fuerzas de la naturaleza completamente ajenas, y partículas como electrones y estructuras como átomos de carbono y moléculas de ADN son simplemente imposibles. Un intento de llegar allí resultaría en una muerte inevitable.

La teoría de cuerdas se desarrolló en parte para explicar la aparente arbitrariedad de las constantes físicas, por lo que sus ecuaciones básicas contienen sólo unos pocos parámetros arbitrarios. Pero hasta ahora no explica los valores observados de las constantes.

gobernante confiable

De hecho, el uso de la palabra “constante” no es del todo legal. Nuestras constantes podrían cambiar en el tiempo y el espacio. Si otras dimensiones espaciales cambiaran de tamaño, las constantes de nuestro mundo tridimensional cambiarían junto con ellas. Y si miráramos lo suficientemente lejos en el espacio, podríamos ver áreas donde las constantes adquirieron valores diferentes. Desde la década de 1930. Los científicos han especulado que las constantes pueden no ser constantes. La teoría de cuerdas da a esta idea plausibilidad teórica y hace que la búsqueda de la impermanencia sea aún más importante.

El primer problema es que la propia configuración del laboratorio puede ser sensible a cambios en las constantes. Los tamaños de todos los átomos podrían aumentar, pero si la regla utilizada para medir también se hiciera más larga, no se podría decir nada sobre el cambio en los tamaños de los átomos. Los experimentadores suelen suponer que los estándares de cantidades (reglas, pesas, relojes) son constantes, pero esto no se puede lograr cuando se prueban constantes. Los investigadores deberían prestar atención a las constantes adimensionales, simplemente números que no dependen del sistema de unidades de medida, por ejemplo, la relación entre la masa de un protón y la masa de un electrón.

¿Está cambiando la estructura interna del universo?

De particular interés es la cantidad $\alpha = e^2/2\epsilon_0 h c$, que combina la velocidad de la luz $c$, la carga eléctrica del electrón $e$, la constante de Planck $h$ y la llamada Constante dieléctrica del vacío $\epsilon_0$. Se llama constante de estructura fina. Fue introducido por primera vez en 1916 por Arnold Sommerfeld, quien fue uno de los primeros en intentar aplicar la mecánica cuántica al electromagnetismo: $\alpha$ conecta las características relativistas (c) y cuánticas (h) de las interacciones electromagnéticas (e) que involucran partículas cargadas. en un espacio vacío ($\epsilon_0$). Las mediciones han demostrado que este valor es igual a 1/137,03599976 (aproximadamente 1/137).

Si $\alpha $ tuviera un significado diferente, entonces todo el mundo que nos rodea cambiaría. Si fuera menor, la densidad de una sustancia sólida formada por átomos disminuiría (en proporción a $\alpha^3 $), los enlaces moleculares se romperían a temperaturas más bajas ($\alpha^2 $) y el número de elementos estables en la tabla periódica podría aumentar ($1/\alpha $). Si $\alpha $ fuera demasiado grande, no podrían existir núcleos atómicos pequeños, porque las fuerzas nucleares que los unen no podrían evitar la repulsión mutua de los protones. En $\alpha >0.1 $ el carbono no podría existir.

Las reacciones nucleares en las estrellas son especialmente sensibles al valor de $\alpha $. Para que se produzca la fusión nuclear, la gravedad de la estrella debe crear una temperatura lo suficientemente alta como para hacer que los núcleos se acerquen, a pesar de su tendencia a repelerse entre sí. Si $\alpha $ excediera 0,1, entonces la síntesis sería imposible (si, por supuesto, otros parámetros, por ejemplo, la relación entre las masas de electrones y protones, permanecieran iguales). Un cambio en $\alpha$ de sólo el 4% afectaría los niveles de energía en el núcleo de carbono hasta tal punto que su creación en las estrellas simplemente cesaría.

Introducción de técnicas nucleares.

Un segundo problema experimental, más serio, es que medir cambios en las constantes requiere equipos de alta precisión que deben ser extremadamente estables. Incluso con la ayuda de relojes atómicos, la deriva de la constante de estructura fina puede controlarse en sólo unos pocos años. Si $\alpha $ cambiara en más de 4 $\cdot$ $10^(–15)$ en tres años, los relojes más precisos detectarían esto. Sin embargo, todavía no se ha registrado nada parecido. Al parecer, ¿por qué no confirmar la constancia? Pero tres años es un momento en el espacio. Los cambios lentos pero significativos a lo largo de la historia del Universo pueden pasar desapercibidos.

LA LUZ Y LA FINA ESTRUCTURA CONSTANTE

Afortunadamente, los físicos han encontrado otras formas de realizar pruebas. En los 1970s Los científicos de la Comisión Francesa de Energía Nuclear observaron algunas peculiaridades en la composición isotópica del mineral de la mina de uranio Oklo en Gabón (África occidental): se parecía a los desechos de un reactor nuclear. Al parecer, hace aproximadamente 2 mil millones de años se formó un reactor nuclear natural en Oklo ( ver “Divine Reactor”, “En el mundo de la ciencia”, No. 1, 2004).

En 1976, Alexander Shlyakhter, del Instituto de Física Nuclear de Leningrado, señaló que el rendimiento de los reactores naturales depende fundamentalmente de la energía precisa del estado específico del núcleo de samario que garantiza la captura de neutrones. Y la energía en sí está fuertemente relacionada con el valor de $\alpha $. Entonces, si la constante de estructura fina hubiera sido ligeramente diferente, no se habría producido ninguna reacción en cadena. Pero realmente sucedió, lo que significa que durante los últimos 2 mil millones de años la constante no ha cambiado en más de 1 $\cdot$ $10^(–8)$. (Los físicos continúan debatiendo los resultados cuantitativos exactos debido a la inevitable incertidumbre sobre las condiciones en un reactor natural).

En 1962, P. James E. Peebles y Robert Dicke de la Universidad de Princeton fueron los primeros en aplicar un análisis de este tipo a meteoritos antiguos: la abundancia relativa de isótopos resultantes de su desintegración radiactiva depende de $\alpha$. La limitación más sensible está asociada con la desintegración beta durante la conversión de renio en osmio. Según un trabajo reciente de Keith Olive de la Universidad de Minnesota y Maxim Pospelov de la Universidad de Victoria en Columbia Británica, en el momento en que se formaron los meteoritos, $\alpha$ difería de su valor actual en 2 $\cdot$ $10^ (– 6)$. Este resultado es menos preciso que los datos de Oklo, pero se remonta a más atrás en el tiempo, al surgimiento del Sistema Solar hace 4.600 millones de años.

Para explorar posibles cambios durante períodos de tiempo aún más largos, los investigadores deben mirar al cielo. La luz de objetos astronómicos distantes tarda miles de millones de años en llegar a nuestros telescopios y lleva la huella de las leyes y constantes mundiales de aquellos tiempos en los que apenas comenzaba su viaje y su interacción con la materia.

Líneas espectrales

Los astrónomos se involucraron en la historia de las constantes poco después del descubrimiento de los quásares en 1965, que acababan de ser descubiertos e identificados como fuentes de luz brillantes ubicadas a grandes distancias de la Tierra. Debido a que el camino de la luz desde el cuásar hasta nosotros es tan largo, inevitablemente cruza las vecindades gaseosas de galaxias jóvenes. El gas absorbe la luz del cuásar en frecuencias específicas, imprimiendo un código de barras de líneas estrechas en su espectro (ver cuadro a continuación).

BÚSQUEDA DE CAMBIOS EN LA RADIACIÓN CUÁSAR

Cuando un gas absorbe luz, los electrones contenidos en los átomos saltan de niveles de energía bajos a niveles de energía más altos. Los niveles de energía están determinados por la fuerza con la que el núcleo atómico retiene los electrones, lo que depende de la fuerza de la interacción electromagnética entre ellos y, por lo tanto, de la estructura fina constante. Si fue diferente en el momento en que se absorbió la luz, o en alguna región específica del Universo donde esto sucedió, entonces la energía requerida para la transición de un electrón a un nuevo nivel, y las longitudes de onda de las transiciones observadas en los espectros, deberían diferir de los observados hoy en experimentos de laboratorio. La naturaleza del cambio de longitudes de onda depende críticamente de la distribución de los electrones en las órbitas atómicas. Para un cambio dado en $\alpha$, algunas longitudes de onda disminuyen y otras aumentan. El complejo patrón de efectos es difícil de confundir con errores de calibración de datos, lo que hace que este experimento sea extremadamente útil.

Cuando empezamos a trabajar hace siete años, nos enfrentamos a dos problemas. En primer lugar, las longitudes de onda de muchas líneas espectrales no se han medido con suficiente precisión. Curiosamente, los científicos sabían mucho más sobre los espectros de los quásares a miles de millones de años luz de distancia que sobre los espectros de muestras terrestres. Necesitábamos mediciones de laboratorio de alta precisión para comparar los espectros de los cuásares y convencimos a los experimentadores para que realizaran las mediciones adecuadas. Fueron llevados a cabo por Anne Thorne y Juliet Pickering del Imperial College de Londres, seguidas por equipos dirigidos por Sveneric Johansson del Observatorio de Lund en Suecia, y Ulf Griesmann y Rainer Rainer Kling del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Maryland.

El segundo problema fue que los observadores anteriores habían utilizado los llamados dobletes alcalinos: pares de líneas de absorción que surgen en gases atómicos de carbono o silicio. Compararon los intervalos entre estas líneas en los espectros del cuásar con mediciones de laboratorio. Sin embargo, este método no permitía el uso de un fenómeno específico: las variaciones en $\alpha $ causan no sólo un cambio en el intervalo entre los niveles de energía de un átomo en relación con el nivel con la energía más baja (el estado fundamental), sino que también un cambio en la posición del propio estado fundamental. De hecho, el segundo efecto es incluso más poderoso que el primero. Como resultado, la precisión de las observaciones fue de solo 1 $\cdot$ $10^(–4)$.

En 1999, uno de los autores del artículo (Web) y Victor V. Flambaum de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia desarrollaron una técnica para tener en cuenta ambos efectos. Como resultado, la sensibilidad aumentó 10 veces. Además, fue posible comparar diferentes tipos de átomos (por ejemplo, magnesio y hierro) y realizar comprobaciones cruzadas adicionales. Fue necesario realizar cálculos complejos para determinar exactamente cómo variaban las longitudes de onda observadas en diferentes tipos de átomos. Armados con telescopios y sensores modernos, decidimos probar la constancia de $\alpha $ con una precisión sin precedentes utilizando un nuevo método de muchos multipletes.

Revisión de vistas

Al iniciar los experimentos, simplemente queríamos comprobar con mayor precisión que el valor de la constante de estructura fina en la antigüedad era el mismo que en la actualidad. Para nuestra sorpresa, los resultados obtenidos en 1999 mostraron diferencias pequeñas pero estadísticamente significativas, que luego fueron confirmadas. Utilizando datos de 128 líneas de absorción de cuásares, registramos un aumento en $\alpha$ de 6 $\cdot$ $10^(–6)$ durante los últimos 6 a 12 mil millones de años.

Los resultados de las mediciones de la constante de estructura fina no nos permiten sacar conclusiones definitivas. Algunos de ellos indican que alguna vez fue más pequeño de lo que es ahora, y otros no. Quizás α cambió en un pasado lejano, pero ahora se ha vuelto constante. (Los rectángulos representan el rango de cambios de datos).

Las afirmaciones audaces requieren evidencia sustancial, por lo que nuestro primer paso fue reconsiderar a fondo nuestros métodos de recopilación y análisis de datos. Los errores de medición se pueden dividir en dos tipos: sistemáticos y aleatorios. Con imprecisiones aleatorias todo es sencillo. En cada medición individual se toman valores diferentes, que, con un gran número de mediciones, se promedian y tienden a cero. Los errores sistemáticos que no se promedian son más difíciles de combatir. En astronomía, este tipo de incertidumbres se encuentran a cada paso. En los experimentos de laboratorio, la configuración de los instrumentos se puede ajustar para minimizar los errores, pero los astrónomos no pueden “afinar” el universo y deben aceptar que todos sus métodos de recopilación de datos contienen sesgos inevitables. Por ejemplo, la distribución espacial observada de las galaxias está notablemente sesgada hacia las galaxias brillantes porque son más fáciles de observar. Identificar y neutralizar tales sesgos es un desafío constante para los observadores.

Primero notamos una posible distorsión en la escala de longitud de onda con respecto a la cual se midieron las líneas espectrales del cuásar. Podría surgir, por ejemplo, durante el procesamiento de resultados "en bruto" de la observación de cuásares en un espectro calibrado. Aunque un simple estiramiento o reducción lineal de la escala de longitud de onda no podría simular exactamente el cambio en $\alpha$, incluso una similitud aproximada sería suficiente para explicar los resultados. Eliminamos gradualmente errores simples asociados con distorsiones al sustituir datos de calibración en lugar de los resultados de la observación del cuásar.

Pasamos más de dos años analizando diversas causas de sesgo para asegurarnos de que su impacto fuera insignificante. Sólo encontramos una fuente potencial de errores graves. Estamos hablando de líneas de absorción de magnesio. Cada uno de sus tres isótopos estables absorbe luz con diferentes longitudes de onda, que están muy cerca entre sí y son visibles como una línea en el espectro de los cuásares. Basándose en mediciones de laboratorio de la abundancia relativa de isótopos, los investigadores juzgan la contribución de cada uno de ellos. Su distribución en el Universo joven podría ser significativamente diferente de la actual si las estrellas que emitieran magnesio fueran, en promedio, más pesadas que sus contrapartes actuales. Estas diferencias podrían imitar cambios en $\alpha$, pero los resultados de un estudio publicado este año indican que los hechos observados no son tan fáciles de explicar. Yeshe Fenner y Brad K. Gibson de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia y Michael T. Murphy de la Universidad de Cambridge concluyeron que la abundancia de isótopos necesaria para simular la variación $\alfa$ también conduciría a una síntesis excesiva de nitrógeno en el Universo temprano. lo cual es completamente inconsistente con las observaciones. Entonces tenemos que aceptar la posibilidad de que $\alpha $ haya cambiado.

A VECES CAMBIA, A VECES NO

Según la hipótesis planteada por los autores del artículo, en algunos períodos de la historia cósmica la estructura fina constante se mantuvo sin cambios, y en otros aumentó. Los datos experimentales (ver recuadro anterior) son consistentes con esta suposición.

La comunidad científica apreció inmediatamente la importancia de nuestros resultados. Los investigadores de los espectros de cuásares de todo el mundo comenzaron inmediatamente a realizar mediciones. En 2003, el grupo de investigación de Sergei Levshakov del Instituto de Física y Tecnología de San Petersburgo recibió su nombre. Ioffe y Ralf Quast de la Universidad de Hamburgo estudiaron tres nuevos sistemas de cuásares. El año pasado, Hum Chand y Raghunathan Srianand del Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica de la India, Patrick Petitjean del Instituto de Astrofísica y Bastien Aracil del LERMA de París analizaron otros 23 casos. Ningún grupo encontró un cambio en $\alpha$. Chand sostiene que cualquier cambio hace entre 6 y 10 mil millones de años debe haber sido menos de una parte en un millón.

¿Por qué técnicas similares utilizadas para analizar datos de diferentes fuentes condujeron a una discrepancia tan radical? La respuesta aún se desconoce. Los resultados obtenidos por los investigadores mencionados son de excelente calidad, pero el tamaño de sus muestras y la edad de la radiación analizada son significativamente menores que los nuestros. Además, Chand utilizó una versión simplificada del método multimultiplete y no evaluó completamente todos los errores experimentales y sistemáticos.

El renombrado astrofísico John Bahcall de Princeton ha criticado el método multimultiplete en sí, pero los problemas que destaca entran en la categoría de errores aleatorios, que se minimizan cuando se utilizan muestras grandes. Bacall, así como Jeffrey Newman del Laboratorio Nacional. Lawrence en Berkeley observó las líneas de emisión en lugar de las líneas de absorción. Su enfoque es mucho menos preciso, aunque puede resultar útil en el futuro.

Reforma legislativa

Si nuestros resultados son correctos, las implicaciones serán enormes. Hasta hace poco, todos los intentos de estimar qué le pasaría al Universo si se cambiara la constante de estructura fina fueron insatisfactorios. No fueron más allá de considerar a $\alpha$ como una variable en las mismas fórmulas que se obtuvieron bajo el supuesto de que era constante. De acuerdo, un enfoque muy dudoso. Si $\alpha $ cambia, entonces la energía y el impulso en los efectos asociados con él deberían conservarse, lo que debería afectar el campo gravitacional en el Universo. En 1982, Jacob D. Bekenstein de la Universidad Hebrea de Jerusalén fue el primero en generalizar las leyes del electromagnetismo al caso de constantes no constantes. En su teoría, $\alpha $ se considera un componente dinámico de la naturaleza, es decir. como un campo escalar. Hace cuatro años, uno de nosotros (Barrow), junto con Håvard Sandvik y João Magueijo del Imperial College de Londres, amplió la teoría de Bekenstein para incluir la gravedad.

Las predicciones de la teoría generalizada son tentadoramente simples. Dado que el electromagnetismo a escala cósmica es mucho más débil que la gravedad, los cambios en $\alpha$ de unas pocas partes en un millón no tienen un efecto perceptible en la expansión del Universo. Pero la expansión afecta significativamente a $\alpha $ debido a la discrepancia entre las energías de los campos eléctrico y magnético. Durante las primeras decenas de miles de años de historia cósmica, la radiación dominó las partículas cargadas y mantuvo el equilibrio entre los campos eléctricos y magnéticos. A medida que el Universo se expandió, la radiación se fue enrareciendo y la materia se convirtió en el elemento dominante del espacio. Las energías eléctrica y magnética resultaron ser desiguales y $\alpha $ comenzó a aumentar en proporción al logaritmo del tiempo. Hace unos 6 mil millones de años, la energía oscura comenzó a dominar, acelerando la expansión que dificulta que todas las interacciones físicas se propaguen en el espacio libre. Como resultado, $\alpha$ volvió a ser casi constante.

La imagen descrita es consistente con nuestras observaciones. Las líneas espectrales del cuásar caracterizan ese período de la historia cósmica en el que dominaba la materia y aumentaba $\alpha$. Los resultados de las mediciones y estudios de laboratorio en Oklo corresponden a un período en el que domina la energía oscura y $\alpha$ es constante. Un estudio más detallado de la influencia de los cambios en $\alpha$ sobre los elementos radiactivos en los meteoritos es especialmente interesante, porque nos permite estudiar la transición entre los dos períodos nombrados.

Alfa es solo el comienzo

Si la constante de la estructura fina cambia, entonces los objetos materiales deberían caer de manera diferente. En un momento, Galileo formuló un principio débil de equivalencia, según el cual los cuerpos en el vacío caen con la misma velocidad, independientemente de su composición. Pero los cambios en $\alpha$ deben generar una fuerza que actúe sobre todas las partículas cargadas. Cuantos más protones contenga un átomo en su núcleo, con más fuerza lo sentirá. Si las conclusiones extraídas del análisis de los resultados de la observación de los quásares son correctas, entonces la aceleración de la caída libre de los cuerpos hechos de diferentes materiales debería diferir en aproximadamente 1 $\cdot$ $10^(–14)$. Esto es 100 veces menos de lo que se puede medir en el laboratorio, pero lo suficientemente grande como para detectar diferencias en experimentos como STEP (Prueba del principio de equivalencia espacial).

En estudios $\alpha $ anteriores, los científicos descuidaron la heterogeneidad del Universo. Como todas las galaxias, nuestra Vía Láctea es aproximadamente un millón de veces más densa que el espacio promedio, por lo que no se expande junto con el Universo. En 2003, Barrow y David F. Mota de Cambridge calcularon que $\alpha$ podría comportarse de manera diferente dentro de una galaxia que en regiones más vacías del espacio. Tan pronto como una galaxia joven se vuelve más densa y, al relajarse, alcanza el equilibrio gravitacional, $\alpha$ se vuelve constante dentro de la galaxia, pero continúa cambiando en el exterior. Por lo tanto, los experimentos en la Tierra que prueban la constancia de $\alpha$ adolecen de una selección sesgada de condiciones. Todavía tenemos que descubrir cómo afecta esto a la verificación del principio de equivalencia débil. Aún no se han observado variaciones espaciales de $\alpha$. Basándose en la homogeneidad del CMB, Barrow demostró recientemente que $\alpha $ no varía en más de 1 $\cdot$ $10^(–8)$ entre regiones de la esfera celeste separadas por $10^o$.

Sólo nos queda esperar a que aparezcan nuevos datos y se realicen nuevos estudios que finalmente confirmen o refuten la hipótesis sobre el cambio en $\alpha $. Los investigadores se han centrado en esta constante simplemente porque los efectos debidos a sus variaciones son más fáciles de ver. Pero si $\alpha $ es realmente inestable, entonces otras constantes también deben cambiar. En este caso tendremos que admitir que los mecanismos internos de la naturaleza son mucho más complejos de lo que imaginábamos.

SOBRE LOS AUTORES:
John D. Barrow y John K. Webb comenzaron a investigar constantes físicas en 1996 durante un año sabático conjunto en la Universidad de Sussex en Inglaterra. Luego, Barrow exploró nuevas posibilidades teóricas para cambiar las constantes y Web se dedicó a observaciones de cuásares. Ambos autores escriben libros de no ficción y aparecen frecuentemente en programas de televisión.

Las investigaciones han demostrado que las constantes físicas fundamentales utilizadas en la física moderna provienen directamente de las constantes de vacío que se enumeran a continuación.

eh tu= 7,69558071(63) 10 –37 J s.

Gu

tu= 29,9792458 ohmios.

tú= 0,939963701(11)·10 –23 s.

yo tu= 2,817940285(31)·10 –15m.

Se ha establecido que las constantes físicas fundamentales modernas tienen un estatus secundario en relación con las constantes encontradas y representan varias combinaciones de constantes. eh tu, tú, yo tu y los números π y α. Las constantes incluidas en eh tu-tú-yo tu-π-α-base, se define un estado especial: se definen como superconstantes universales. A partir de las superconstantes universales se obtuvo un nuevo valor de la constante gravitacional de Newton y de las constantes de Planck y se encontró una fórmula de fuerza universal. Las nuevas constantes físicas fundamentales brindan amplias oportunidades para establecer nuevas leyes físicas y buscar constantes de interacción para diversas leyes físicas.

Introducción

La física entra en el siglo XXI con una gran maraña de problemas sin resolver. Si a finales del siglo XIX todo estaba bien en física, excepto los resultados negativos del experimento de Michelson y la incomprensible dependencia de la radiación del cuerpo negro de la temperatura, a finales del siglo XX la física había acumulado un número sin precedentes de problemas sin resolver. Los más importantes se pueden encontrar en el recientemente publicado V.L. Lista de Ginsburg 1999.

Si sólo dos problemas de finales del siglo XIX condujeron a un cambio radical en la situación de la física, entonces la maraña de problemas sin resolver de finales del siglo XX puede conducir a una revisión masiva de la comprensión de la estructura del mundo, que puede ser seguido de una remodelación de la imagen científica existente del mundo. La abundancia de intentos fallidos de crear nuevas teorías físicas sugiere que aún no se ha identificado la dirección estratégica correcta de la investigación. Entre los problemas fundamentales no resueltos, todavía no se ha identificado el más importante, cuya solución será la clave para resolver otros problemas. Los esfuerzos de los científicos están dirigidos a la investigación tanto teórica como experimental. La búsqueda de nuevos enfoques se lleva a cabo activamente en el campo de la investigación de nuevos campos físicos basados ​​en el concepto de vacío físico. Para describir nuevos tipos de campos y nuevas interacciones, es necesario buscar constantes de interacción. Es muy probable que se trate de nuevas constantes aún desconocidas para la física.

Este trabajo aborda un problema que, en mi opinión, inmerecidamente ha desaparecido de la vista de los físicos y aún no ha sido identificado entre los problemas fundamentales más importantes. Me refiero al problema de las constantes físicas fundamentales. Debería ocupar el primer lugar porque contiene la clave para resolver otros problemas de física. Como se mostrará a continuación con algunos ejemplos, este problema es realmente clave y su solución abre grandes oportunidades para buscar nuevas leyes físicas y nuevas constantes físicas.

1. El problema de las constantes físicas fundamentales.

El problema de las constantes físicas fundamentales surgió naturalmente sobre la base de una gran cantidad de resultados de investigación acumulados en el campo de la física de partículas. Gracias a esta dirección de investigación, ha aparecido una gran cantidad de nuevas constantes físicas fundamentales, que ya se han asignado a una clase separada: "constantes atómicas y nucleares". Cabe señalar que su número ya supera con creces el número de todas las demás constantes combinadas. En total, en física ya se utilizan cientos de constantes físicas. La lista de constantes físicas fundamentales recomendada por CODATA 1998 contiene alrededor de 300 constantes físicas fundamentales. El hecho de que el número de constantes ya haya alcanzado varios cientos, y todas ellas sean fundamentales, es claramente anormal. Si los consideramos verdaderamente fundamentales, entonces son demasiados. Si asumimos que el mundo se basa en una esencia única y que los fenómenos mecánicos, eléctricos y gravitacionales deben tener una naturaleza única, entonces no se necesita una cantidad tan grande de constantes para describir todos los fenómenos y leyes físicas. Si abordamos el concepto de fundamentalidad en su totalidad, entonces un número mínimo de constantes debería tener una verdadera fundamentalidad, y no cientos. Por tanto, existe una gran contradicción entre el número mínimo requerido de constantes fundamentales y su abundancia real.

Se puede suponer que las constantes conocidas hoy son constantes compuestas y tienen el estatus de fundamentales sólo por las características históricas de su aparición. Entonces surgen las preguntas: "¿De qué nuevas constantes irreducibles pueden consistir y cómo se relacionan entre sí?" Si tales constantes primarias existen, entonces podrían pretender ser superconstantes físicas fundamentales y reemplazar las constantes existentes. ¿Existen superconstantes que puedan reemplazar una cantidad tan grande de constantes físicas fundamentales tan diferentes y cuántas hay? No hay respuestas a estas preguntas en el marco del conocimiento moderno.

Las teorías físicas modernas más importantes operan con constantes. GRAMO, h, C en sus diversas combinaciones. Entonces, por ejemplo, la teoría de la gravitación de Newton puede llamarse convencionalmente GRAMO-teoría. La relatividad general es clásica ( GRAMO, C)-teoría. La teoría cuántica de campos relativista es cuántica ( h, C)-teoría. Cada una de estas teorías opera con constantes de una o dos dimensiones. El descubrimiento de las unidades de longitud, masa y tiempo de Planck dio lugar a la esperanza de que sería posible crear una nueva teoría cuántica basada en las tres constantes. Sin embargo, los intentos de crear una teoría unificada de los campos electromagnéticos, las partículas y la gravedad basada en constantes tridimensionales - ( GRAMO, C, h)-la teoría terminó en fracaso. Todavía no existe tal teoría, aunque se depositaron grandes esperanzas en su aparición. En GRAMO-C-h-Todavía se espera una base como un triplete fundamental de constantes para una teoría futura. De hecho, hay muchos indicios de que las constantes tridimensionales deberían ser suficientes para crear una teoría unificada. Después de todo, no en vano se pueden obtener todas las unidades derivadas de naturaleza mecánica sólo a partir de tres unidades básicas: el metro, el kilogramo y el segundo. Sin embargo, ¿todavía no está claro qué tres constantes deberían formar la base de una futura teoría coherente? Esta tarea resultó muy difícil. Creo que las razones de la complejidad residen en la naturaleza poco clara de muchas constantes fundamentales y en los orígenes poco claros de su origen. La investigación realizada nos permite decir que realmente existe el número mínimo de constantes primarias que componen las constantes físicas fundamentales modernas. En este caso, la base constante mínima incluye tanto constantes físicas ya conocidas como constantes nuevas.

2. Constantes físicas del vacío

Al estudiar las propiedades de un vacío físico, a partir de la relación de densidad de energía, se obtuvo la siguiente fórmula para la energía total contenida en un objeto de vacío dinámico:

Esta relación se parece en apariencia a la fórmula de Planck. mi = h·ν. Sólo que el papel del cuanto de acción en él no lo desempeña la constante de Planck, sino una nueva constante:

Valor constante Gu es igual a:

Gu= 2,56696941(21) 10 –45 N s 2 .

Constante tu llamado cuanto fundamental de resistencia. Su valor es:

tu= 29,9792458 ohmios.

Estas tres constantes eh tu, Gu, tu son las constantes básicas del vacío. Lo que es notable es que se derivan directamente del campo continuo de Maxwell.

Con vacío constante Gu Se asocia una nueva ley dinámica inherente al vacío físico. Esta ley se parece a:

Dónde: metro e – masa electromagnética, yo– característica métrica.

De la ley dinámica se deduce que la masa electromagnética toma valores desde un determinado valor mínimo hasta un determinado valor límite:

Esto lleva al hecho de que la característica métrica cambia de un determinado valor máximo a un determinado valor límite:

La ecuación (5) es una ley dinámica que refleja la simetría dinámica del vacío. D-La invariancia del vacío es un nuevo tipo de simetría y refleja la propiedad más fundamental de la naturaleza. CON D-la invariancia del vacío está asociada a la ley de conservación más importante, que no se viola en todo tipo de interacciones.

D-La invariancia del vacío es una simetría de orden superior a las simetrías conocidas hoy en día. Violaciones de simetría que se observan en la Naturaleza, hasta la no conservación. CP-invariancia, no afecta D-invariancia del vacío. Borde D-las invarianzas son constantes fundamentales a mí Y yo tu, que refleja la ley dinámica del vacío. Así, la simetría dinámica del vacío no contradice la idea de desarrollo, ya que D-La invariancia se conserva incluso cuando se violan otros tipos de simetría. En el vacío se realiza un proceso físico real, que debe su existencia a la simetría dinámica, que conduce al surgimiento de partículas discretas a partir de un objeto físico continuo, que en la descripción matemática se presenta como el logro de cantidades físicas de sus límites cuantificados. valores.

De las relaciones (2) y (4) se deduce que:

En el sistema SGSE, la relación de la carga elemental tomará la forma:

Las relaciones (7) y (8) están representadas por la raíz cuadrada. De ellos se deduce directamente que las cargas son binarias, es decir que las cargas tienen dos signos. Dado que las cargas están determinadas únicamente por constantes, la cuantificación de las cargas también se deriva de estas relaciones.

Considerando la dinámica de los objetos inmateriales del vacío, es fácil ver que el primer valor fijo de energía, que corresponde a un objeto físico estable, es la energía de un electrón o positrón. mi mi. Entonces el valor de frecuencia que corresponde a este valor de energía será igual a:

ν = mi mi/eh tu= 1,063870869·10 23 Hz.

Esto implica la cuarta constante física del vacío, el cuanto de tiempo fundamental:

tú= 0,939963701(11)·10 –23 s.

Usando la velocidad de la luz constante C, obtenemos la quinta constante de vacío, el cuanto fundamental de longitud:

yo tu= 2,817940285(31)·10 –15m.

Tenga en cuenta que el valor de esta constante coincide exactamente con el radio clásico del electrón. Las cinco constantes de vacío. eh tu, Gu, tu, tú, yo tu obtenido sobre la base de un nuevo enfoque para comprender la esencia física de las estructuras de campo. Los estudios realizados sobre estas constantes han demostrado que las constantes físicas fundamentales utilizadas en la física moderna provienen directamente de las constantes físicas del vacío. Las constantes de vacío básicas anteriores nos permiten obtener una serie de constantes secundarias, que son constantes derivadas y también se relacionan con el vacío físico.

Constantes métricas fundamentales tú Y yo tu formar una nueva constante b, llamada aceleración fundamental:

b = yo tu/tú 2 .

b= 3,189404629(36) 10 31 m/s 2 .

Esta constante nos permitió obtener una nueva ley de fuerza.

F = metro· b.

Esta ley refleja la relación entre fuerza y ​​defecto de masa.

Los estudios de las constantes de vacío han llevado a la conclusión de que para objetos dinámicos de vacío es posible determinar la constante de momento magnético. Tal momento magnético se encontró en . Se llama magnetón de vacío fundamental. Presentamos la relación para el magnetón de vacío fundamental:

μ tu = yo tu (huc) 1/2 /2π.

El valor de esta constante es:

μ tu= 2,15418485(11)·10 –26 J/T.

Magnetón fundamental μ tu y magnetón de Bohr μ B están relacionados entre sí por la siguiente relación:

μ tu = μ B α/π.

3. Superconstantes universales

Se han obtenido nuevos resultados que muestran que el grupo de constantes de vacío eh tu, tú, yo tu junto con los números π y α, tiene una característica única. Esta característica es que las constantes fundamentales utilizadas en física son varias combinaciones de las constantes enumeradas. Por tanto, las constantes de vacío nombradas tienen un estatus primario y pueden servir como base ontológica de las constantes físicas. Constantes incluidas en eh tu-tú-yo tu-π-α se llaman superconstantes universales.

Sus significados son los siguientes:

• cuanto fundamental de acción eh tu= 7,69558071(63) 10 –37 J s;
• cuanto fundamental de longitud yo tu= 2,817940285(31)·10 –15 m;
• cuanto de tiempo fundamental tú= 0,939963701(11)·10 –23 s;
• constante de estructura fina α = 7,297352533(27)·10 –3;
• número π = 3,141592653589...

Las constantes de este grupo permitieron revelar una interdependencia universal completamente inesperada y una profunda conexión mutua de todas las constantes físicas fundamentales. A continuación, a modo de ejemplo, se muestra cómo algunas constantes fundamentales se relacionan con las superconstantes universales. Para las constantes principales, estas dependencias funcionales resultaron ser las siguientes:

• carga elemental: mi = F (eh tu, yo tu, tú);
• masa de electrones: a mí = F (eh tu, yo tu, tú);
• Constante de Rydberg: R ∞ = F (yo tu, α, π);
• constante gravitacional: GRAMO = F (eh tu, yo tu, tú, α, π);
• relación de masa protón-electrón: m p/a mí = F (α, π);
• Constante de Hubble: h = F (tú, α, π);
• Masa de Planck: m pl = F (eh tu, yo tu, tú, α, π);
• Longitud de Planck: l pl = F (yo tu, α, π);
• Hora de Planck: t pl = F (tú, α, π);
• cuanto de flujo magnético: F 0 = F (eh tu, yo tu, tú, α, π);
• Magnetón de Bohr: μ B = F (eh tu, yo tu, tú, α,).

Como vemos, existe una conexión global entre constantes físicas a un nivel fundamental. De las dependencias dadas queda claro que las menos complejas son las constantes h, C, R ∞ , m p/a mí. Esto indica que estas constantes son las más cercanas a las constantes primarias, pero no son constantes primarias en sí mismas. Como vemos, las constantes que tradicionalmente tienen el estatus de constantes fundamentales no son constantes primarias e independientes. Sólo las superconstantes del vacío pueden clasificarse como primarias e independientes. Esto fue confirmado por el hecho de que el uso de una base superconstante permitió obtener mediante cálculo todas las constantes físicas fundamentales principales. El hecho de que las constantes físicas fundamentales conocidas hoy en día no tengan el estatus de constantes primarias e independientes, sino que se intentara construir teorías físicas a partir de ellas, fue la causa de muchos problemas en física. Las teorías fundamentales no pueden construirse sobre constantes secundarias.

Superconstantes dimensionales eh tu, yo tu, tú Determinar las propiedades físicas del espacio-tiempo. Las superconstantes π y α determinan las propiedades geométricas del espacio-tiempo. Se confirma así el planteamiento de A. Poincaré, según el cual se afirma la complementariedad de la física y la geometría. Según este enfoque, en experimentos reales siempre observamos una cierta “suma” de física y geometría. El grupo de superconstantes universales lo confirma con su composición.

4. Nuevo valor de la constante GRAMO

Constante de dependencia GRAMO de superconstantes primarias indica que esta constante más importante se puede obtener mediante cálculos matemáticos. Como se sabe, la forma misma de la ley de gravitación universal de Newton (proporcionalidad directa de la fuerza a las masas y proporcionalidad inversa al cuadrado de la distancia) se ha probado con mucha mayor precisión que la precisión de determinar la constante gravitacional. GRAMO. Por lo tanto, la principal limitación en la determinación exacta de las fuerzas gravitacionales viene impuesta por la constante GRAMO. Además, desde la época de Newton, la cuestión de la naturaleza de la gravedad y la esencia de la constante gravitacional permanece abierta. GRAMO. Esta constante se determinó experimentalmente. La ciencia aún no sabe si existe una relación analítica para determinar la constante gravitacional. La ciencia tampoco conocía la conexión entre la constante GRAMO y otras constantes físicas fundamentales. En física teórica se intenta utilizar esta importante constante junto con la constante de Planck y la velocidad de la luz para crear una teoría cuántica de la gravedad y desarrollar teorías unificadas. Por lo tanto, las preguntas sobre la primacía e independencia de la constante GRAMO, así como la necesidad de conocer su significado exacto, pasan a primer plano.

Valor numérico GRAMO Fue determinado por primera vez por el físico inglés G. Cavendish en 1798 en una balanza de torsión midiendo la fuerza de atracción entre dos bolas.

Significado moderno de la constante. GRAMO, recomendado por CODATA 1998:

GRAMO= 6,673(10)·10 –11 m 3 kg –1 s –2.

De todas las constantes físicas universales, la precisión para determinar GRAMO es el más bajo. Error cuadrático medio para GRAMO es varios órdenes de magnitud mayor que el error de otras constantes.

Fue completamente inesperado que GRAMO se puede expresar en términos de constantes electromagnéticas. Esto se vuelve importante ya que la precisión de las constantes del electromagnetismo es mucho mayor que la precisión de la constante. GRAMO.

El grupo abierto de superconstantes universales que tienen un estatus primario y la conexión global identificada entre las constantes fundamentales permitieron obtener fórmulas matemáticas para calcular la constante gravitacional. GRAMO. Existieron varias fórmulas de este tipo. Para confirmarlo, a continuación se muestran 9 fórmulas equivalentes:

De las fórmulas anteriores queda claro que la constante GRAMO se expresa utilizando otras constantes fundamentales mediante relaciones muy compactas y hermosas. Al mismo tiempo, todas las fórmulas para la constante gravitacional conservan coherencia. Entre las constantes físicas con las que se representa la constante gravitacional se encuentran constantes como la cuántica fundamental. eh tu, velocidad de la luz C, constante de estructura fina α, constante de Planck h, número π, métrica fundamental del espacio-tiempo ( yo tu, tú), masa elemental a mí, carga elemental mi, número de Dirac grande D 0, energía en reposo de electrones mi mi, unidades de longitud de Planck l pl, masas m pl, tiempo t pl, constante de Hubble h, constante de Rydberg R ∞ . Esto indica la esencia única del electromagnetismo y la gravedad y la presencia de una unidad fundamental en todas las constantes físicas. De las fórmulas anteriores se desprende claramente que la conexión entre electromagnetismo y gravedad realmente existe y se manifiesta incluso al nivel de la constante gravitacional. GRAMO.

Ahora, 200 años después de la primera medición GRAMO, fue posible, basándose en las fórmulas obtenidas, calcular su valor exacto utilizando las constantes del electromagnetismo. Dado que la precisión en la determinación de las constantes del electromagnetismo es alta, la precisión de la constante gravitacional se puede acercar a la precisión de las constantes electromagnéticas. Todas las fórmulas anteriores dan un nuevo valor. GRAMO, que es casi cinco órdenes de magnitud (!) más preciso que el valor conocido actualmente. Nuevo significado GRAMO en lugar de cuatro dígitos contiene 9 dígitos:

GRAMO= 6,67286742(94) 10 –11 m 3 kg –1 s –2.

Utilizando superconstantes universales, fue posible obtener nuevas fórmulas para las constantes de Planck:

A partir de estas fórmulas se obtuvieron nuevos valores de las constantes de Planck:

m pl= 2,17666772(25)·10 –8 kg.

l pl= 1,616081388(51)·10 –35 m.

t pl= 5,39066726(17)·10 –44 s.

Estos nuevos valores de las constantes de Planck son casi cinco órdenes de magnitud más precisos que los valores conocidos actualmente.

Las superconstantes universales permitieron obtener un nuevo valor exacto para el parámetro de Hubble:

h= 53,98561(87) (km/s)/Mpc.

5. Constante de fuerza fundamental

Las peculiaridades de las constantes físicas del vacío llevaron a la conclusión de que las fuerzas de interacción también deberían expresarse en términos de constantes del vacío. Mostrémoslo. De la ley de Coulomb para cargas elementales en interacción se sigue:

F = mi 2 /yo 2 .

Con base en la fórmula (8), presentamos esta relación de la siguiente manera:

F = huc/yo 2 = eh tu v 2 / C.

Significado eh tu/C teniendo en cuenta la fórmula (3) será igual a Gu. Con base en esto, obtenemos la relación de la ley de interacción universal:

F = Gu·ν 2 .

Para el valor límite de la métrica, de la ley de interacción universal obtenemos la siguiente relación para la constante de fuerza:

F u = eh tu/lu tu tu.

Esta nueva constante física se llama constante de fuerza fundamental. Su valor es:

F u= 29,0535047(31) norte.

Es una fuerza universal constante para todos los tipos de interacciones conocidas hoy en día. Como se muestra en, esta constante está presente no sólo en la ley de Coulomb, sino también en las leyes de Newton, la ley de Galileo, la ley de Ampère y la ley de la gravitación universal.

6. Fórmula de fuerza universal

La búsqueda de una interacción única que reúna las cuatro interacciones fundamentales es uno de los problemas no resueltos más difíciles de la física. Los intentos modernos de combinar interacciones fuertes, débiles, electromagnéticas y gravitacionales se basan en la búsqueda de condiciones en las que las constantes de interacción coincidan en sus valores. Se cree que si existe una constante única, entonces es posible la unificación de interacciones. Sin embargo, este enfoque aún no ha dado resultados alentadores. La relación entre las cuatro interacciones fundamentales no ha sido revelada y los orígenes de su aparición no están claros.

Creo que la solución al problema de la interacción unificada debe buscarse en otra dirección.

En lugar de buscar condiciones bajo las cuales las constantes de interacción puedan coincidir, es aconsejable investigar la génesis de las interacciones fundamentales y buscar nueva constante de interacción unificada. Hay muchas razones para creer que existe tal constante. La unidad de las constantes físicas fundamentales indica la existencia de unidad en las fuerzas electromagnéticas y gravitacionales. En particular, la aclaración de la siguiente pregunta puede ayudar a resolver este problema. ¿Por qué las fórmulas de las leyes de Coulomb y las leyes de gravitación universal de Newton son tan similares en apariencia? Interacciones tan diferentes resultaron ser muy similares en la representación matemática de la fórmula de la fuerza. En uno hay cargas, en el otro masas, pero las fórmulas son las mismas. ¿Qué hay detrás de este sorprendente parecido? Hay varias formas de solucionar este problema. La primera forma es averiguar qué tipo de relación existe entre masa y carga. En la práctica, esto significa que es necesario buscar una respuesta a la pregunta: ¿existe la masa electromagnética y qué es? La segunda forma es aclarar la esencia de la constante gravitacional. GRAMO. Es posible que en él se esconda la conexión entre la electricidad y la gravedad. La tercera vía se basa en el supuesto de que tanto la ley de Coulomb como la ley de Newton son fragmentos de alguna ley de fuerza fundamental universal. Si esta similitud no es accidental, entonces debe haber una única ley de fuerza, que sólo se manifiesta para la electricidad como ley de Coulomb y para la gravedad como ley de Newton. Como se muestra en la ley unificada, la fuerza sí existe. La ley de Coulomb y las leyes de Newton son, de hecho, sus manifestaciones particulares. Utilizando superconstantes universales, tuvimos la oportunidad no sólo de identificar similitudes en la forma de escritura de estas leyes, sino también de establecer su conexión a un nivel fundamental. Basándose en las superconstantes, fue posible obtener una nueva fórmula de fuerza, que se llama fórmula universal de fuerza. Se parece a esto:

F = (eh tu/yo tu· tú)·( norte 1 · norte 2 /norte 3 2).

La fórmula de la fuerza universal incluye superconstantes. eh tu, yo tu, tú y coeficientes adimensionales norte 1 , norte 2 , norte 3. Impares norte 1 y norte 2 de forma unificada representan la relación entre masas que interactúan y la masa elemental, o la relación entre cargas y cargas elementales, o la relación entre corrientes y corriente elemental. Coeficiente norte 3 representa la relación entre la longitud y el cuanto fundamental de longitud. La fórmula universal de la fuerza se convierte en fórmula F = mamá en norte 1 = metro/a mí, norte 2 = 1/yo tu, norte 3 = 1/yo tu:

F = (eh tu/yo tu tú) (norte 1 · norte 2 /norte 3 2) = mamá.

La fórmula de la fuerza universal se convierte en la fórmula de la ley de Coulomb cuando norte 1 = q 1 /mi, norte 2 = q 2 /mi, norte 3 = 1/yo tu:

F = (eh tu/yo tu· tú) (norte 1 · norte 2 /norte 3 2) = q 1 q 2 /yo 2 .

En la fórmula de la fuerza universal, el primer factor representa una nueva constante física que tiene la dimensión de fuerza. Esta es la constante de fuerza fundamental. F u, obtenido arriba.

La relación de esta constante está determinada únicamente por las superconstantes dimensionales del vacío.

En norte 1 = metro 1 /a mí, norte 2 = metro 2 /a mí, norte 3 = 1/yo tu y al reemplazar el cuanto fundamental de acción eh tu al cuanto gravitacional de acción h g = eh tu/D 0 la fórmula de la fuerza universal se convierte en la siguiente fórmula:

F = (h g/yo tu· tú)(norte 1 · norte 2 /norte 3 2) = (eh tu· yo tu/tú· a mí 2 D 0)·( metro 1 · metro 2 /yo 2).

La combinación de constantes en el primer factor en el lado derecho de la relación coincide exactamente con la fórmula para calcular la constante gravitacional. GRAMO:

eh tu· yo tu/tú· a mí 2 D 0 = GRAMO.

Así, la fórmula universal de la fuerza se convierte en la fórmula de la ley de la gravitación universal:

F = (h g/yo tu· tú)·( norte 1 · norte 2 /norte 3 2) = GRAMO· metro 1 · metro 2 /yo 2 .

En esta fórmula, la constante física, que tiene la dimensión de fuerza, se define de manera similar a la constante fundamental de fuerza. La relación para esta constante es:

Aire viciado = h g /yo tu· tú.

Su valor es 6,9731134 · 10 –42 N.

El hecho de que las leyes de la mecánica, la ley de la gravedad y la ley de la electrostática se expresen mediante una única fórmula, la fórmula universal de la fuerza, indica la naturaleza unificada de todas las interacciones. En la Fig. La Figura 1 muestra esquemáticamente la conexión entre la fórmula de la fuerza universal y las leyes físicas. Esta conexión se ha identificado con la ley de Newton, la ley de Galileo, la ley de Coulomb e incluso con la ley de Ampère para la interacción de conductores con corriente.

Figura 1. La conexión entre la fórmula universal de la fuerza y ​​las leyes físicas.

Las investigaciones han demostrado que de la fórmula universal de la fuerza se derivan dos nuevas leyes:

F = megabyte Y F = Gu y 2 .

Fórmula F = megabyte Determina la relación entre fuerza y ​​defecto de masa. La constante en esta fórmula es la aceleración fundamental. b= 3,189404629(36) 10 31 m/s 2 . Fórmula F = Guν 2 representa la nueva interacción universal. La constante en esta fórmula es la nueva constante de vacío físico. Gu= 2,56696941(21) 10 –45 N s 2 . Se demuestra que la ley de Coulomb, la ley de gravitación universal de Newton y la ley de Ampère se derivan directamente de la ley de interacción universal.

Según la conexión genética, todas las interacciones se pueden organizar en la siguiente secuencia: universal, electromagnética, fuerte, débil, gravitacional. Como vemos, las raíces de todas las interacciones deben buscarse en la interacción universal. Esta quinta interacción es característica del vacío físico y no está asociada con la interacción de ninguna partícula, incluidas las partículas de materia. Al mismo tiempo, de él se derivan leyes relacionadas con las interacciones de las partículas.

La fórmula de la fuerza universal muestra que los valores de las fuerzas eléctricas, magnéticas, mecánicas y gravitacionales dependen no tanto de los valores absolutos de masas, cargas, corrientes y distancias, sino de su relación con las constantes fundamentales: masa del electrón, elemental. carga, corriente elemental y cuanto fundamental de longitud. Esto indica la necesidad de un nuevo enfoque para comprender la esencia de las interacciones fundamentales.

Así, la razón de la sorprendente similitud entre las fórmulas de las leyes de Coulomb y las leyes de gravitación universal de Newton surge de la unidad fundamental de las fuerzas de inercia, gravedad y electromagnetismo. Esta unidad de fuerzas se estableció sobre la base de la unidad fundamental identificada de las constantes físicas y las nuevas constantes físicas encontradas.

7. Conclusiones

Nuevas constantes físicas fundamentales obtenidas. eh tu, Gu, tu, tú, yo tu, relacionado con el vacío físico. Se ha identificado un grupo de constantes que definen el estatus especial de las superconstantes universales. Utilizando superconstantes universales, que son constantes de vacío, se pueden representar todas las leyes y fórmulas de la física clásica y cuántica, así como todas las constantes fundamentales, incluida la constante de Planck. h y constante gravitacional GRAMO. Un grupo formado por cinco superconstantes universales. eh tu, tú, yo tu, π, α, nos permite describir leyes físicas relacionadas tanto con el campo como con la materia. Las constantes físicas fundamentales conocidas hoy en día tienen un estatus secundario en relación con las superconstantes universales del vacío encontradas. El descubrimiento de un grupo de cinco superconstantes universales independientes, que son completamente suficientes para obtener otras constantes físicas, indica una profunda interconexión de constantes de diferente naturaleza. Las nuevas constantes fundamentales encontradas abren una dirección prometedora para identificar nuevas leyes físicas y buscar nuevas constantes de interacción.

Literatura

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10. NEVADA. Kosinov. "La solución a las razones de la sorprendente similitud entre las fórmulas de las leyes de Coulomb y las leyes de gravitación universal de Newton". Sexto Congreso Internacional “Problemas Modernos de las Ciencias Naturales”. Programa y tesis. San Petersburgo, agosto de 2000
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12. NEVADA. Kosinov. "Energía del vacío". Energía del siglo futuro, No. 1, 1998.
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15. NEVADA. Kosinov, Z.N. Kosinova. "Lazo de la constante gravitacional" GRAMO y la constante de Planck h" 51º Congreso Astronáutico Internacional 2...6 oct. 2000/ Río de Janeiro, Brasil.
16. A. Poincaré. Ciencia e hipótesis. A. Poincaré. Sobre la ciencia. M., 1983.
17. VIRGINIA. Firsov. "Análisis filosófico y metodológico del problema de la unidad de la física en el concepto de campos de calibre". Filosofía de la Ciencia, No. 1(3), 1997.

¡El “traste dorado” es una constante, por definición! Autor A. A. Korneev 22/05/2007

© Alexey A. Korneev

¡El “traste dorado” es una constante, por definición!

Según informa el sitio web “Academia del Trinitarismo” respecto al artículo del autor allí publicado, presentó la fórmula general para la dependencia identificada. (1) y una nueva constante “l» :

(1: nn) xFmetro = l(1)

... Como resultado, se determinó y calculó una fracción simple correspondiente al valor inverso del parámetro "L", que se propuso denominar constante del "traste de oro".

"L" = 1/12,984705 = 1/13 (con una precisión no inferior al 1,52%).

En revisiones y comentarios (a este artículo) se expresaron dudas de que lo que se derivó de la fórmula (1)

número "l" es una CONSTANTE.

Este artículo da respuesta a las dudas planteadas.

en la formula (1) estamos ante una ecuación cuyos parámetros se definen de la siguiente manera:

norte – cualquiera de los números de la serie de Fibonacci (excepto el primero).

norte– el número de serie de un número de la serie de Fibonacci, empezando por el primer número.

metro– un exponente numérico del número índice (límite) de la serie de Fibonacci.

l – un valor constante determinado para todos los cálculos según la fórmula (1):l =1/13;

F– número índice (límite) de la serie de Fibonacci (Ф = 1,61803369...)

En la fórmula (1), las variables (¡que cambian durante los cálculos!) son los valores de cantidades específicas” norte» Y "metro».

Por lo tanto, es absolutamente legítimo escribir la fórmula (1) en su forma más general de la siguiente manera:

1: F(norte) = F(metro) * l (2)

Resulta que:F(metro) : F(norte) = l = constante.

¡Siempre!

El trabajo de investigación, es decir, los datos calculados de la Tabla 1, mostró que para la fórmula (1) los valores numéricos de los parámetros variables resultaron estar interconectados en concordancia con reglas: metro = (norte – 7 ).

Y esta relación numérica de parámetros “metro» Y "norte» también permanece siempre sin cambios.

Teniendo en cuenta esto último (o sin tener en cuenta esta conexión de parámetros”metro» Y "norte» ), pero las ecuaciones (1) y (2) son (por definición) ecuaciones algebraicas.

En estas ecuaciones, de acuerdo con todas las reglas matemáticas existentes (consulte a continuación una copia de la página 272 del "Manual de Matemáticas"), todos los componentes de dichas ecuaciones tienen sus propios nombres inequívocos (interpretaciones de conceptos).

A continuación, en la Fig. 1, se muestra una copia de la página de “ manual de matemáticas ».

Figura 1

Moscú. mayo de 2007

Acerca de las constantes (como referencia)

/citas de varias fuentes/

Constantes matemáticas

<….Математическая константа - величина, значение которой не меняется; в этом она противоположна переменной. В отличие от физических констант, математические константы определены независимо от каких бы то ни было физических измерений…>.

<….Константа - величина, которая характеризуется постоянным значением, например 12 - числовая константа; "кот" - строковая константа.Изменить значение константы невозможно. Переменная - величина, значение которой может меняться, поэтому переменная всегда имеет имя (Для константы роль имени играет е значение). …>.

<….Данное свойство играет важную роль в решении дифференциальных уравнений. Так, например, единственным решением дифференциального уравнения f"(x) = f(x) является функция f(x) = c*exp(x)., где c - произвольная константа. …>.

<….Важную роль в математике и в других областях играют математические константы. В обычных языках программирования константы задаются с некоторой точностью, достаточной для решения задач численными методами.

Este enfoque no es aplicable a las matemáticas simbólicas. Por ejemplo, para especificar la identidad matemática de que el logaritmo natural de la constante e de Euler es exactamente igual a 1, la constante debe tener precisión absoluta. …>.

<….Математическую константу e иногда называют число Эйлера, а в большинстве случаев неперово число в соответствии с историей рождения константы. …>.

<….e - математическая константа, основание натурального логарифма, иррациональное и трансцендентное число. e = 2,718281828459045… Иногда число e называют числом Эйлера или неперовым числом. Играет важную роль в дифференциальном и интегральном исчислении. …>.

Constantes mundiales

<….Мировые математические константы – это Мировые … факторы объектного многообразия. Речь пойдет об удивительной константе, применяемой в математике, но почему константе придается такая значимость, это обычно оказывается за пределами понимания обывателя. …>.

<….В этом смысле математические константы – только структурообразующие факторы, но не системообразующие. Их действие всегда локально. …>.

Constantes físicas

<….Арнольд Зоммерфельд, добавивший эллиптические орбиты электронов к круговым орбитам Бора (атом Бора-Зоммерфельда); автор "формулы тонкой структуры", экспериментальное подтверждение которой, по словам Макса Борна, явилось "блестящим доказательством как принципа относительности Эйнштейна, так и Планковской теории квант". …>.

<….В этой формуле появляется "таинственное число 137" (Макс Борн) - безразмерная константа, которую Зоммерфельд назвал постоянной тонкой структуры, связывает между собой tres constantes físicas fundamentales: la velocidad de la luz, la constante de Planck y la carga del electrón.

El valor de la constante de estructura fina es uno de los fundamentos del principio antrópico en física y filosofía: el Universo es tal que podemos existir y estudiarlo. El número A junto con la constante de estructura fina ± permiten obtener importantes constantes fundamentales adimensionales que no podrían obtenerse de ninguna otra manera. …>.

<….Показано, что константы А и ± являются константами одного класса. Постоянная тонкой структуры была введена в физику Зоммерфельдом в 1916 году при создании теории тонкой структуры энергии атома. Первоначально постоянная тонкой структуры (±) была определена как отношение скорости электрона на низшей боровской орбите к скорости света. С развитием квантовой теории стало понятно, что такое упрощенное представление не объясняет ее истинный смысл. До сих пор природа происхождения этой константы не раскрыта. …>.

<….Кроме тонкой структуры энергии атома эта константа проявляется в следующей комбинации фундаментальных физических констант: ± = ј0ce2/2h. По поводу того, что константа (±) появляется в соотношении, связывающем постоянную Планка, заряд и скорость света Дирак писал : "неизвестно почему это выражение имеет именно такое, а не иное значение. Физики выдвигали по этому поводу различные идеи, однако общепринятого объяснения до сих пор нет".…>.

<….Кроме постоянной тонкой структуры ± в физике существуют и другие безразмерные константы. К числу важных безразмерных констант относятся большие числа порядка 1039 -1044, которые часто встречаются в физических уравнениях. Считая совпадения больших чисел не случайными, П.Дирак сформулировал следующую гипотезу больших чисел : …>.

Constantes médicas

<….Собственные исследования многоклеточного материала (1962-76), проводимые в организациях Минздрава Латвийской ССР, Академии Mедицинских Наук и Министерства Обороны СССР, совместно с доктором Борисом Каплан и профессором Исааком Маерович, привели к открытию признаков раннего распознавания опухоли, известных как "Константы Каплана". Являясь вероятностной мерой, эти признаки отражают ранние состояния озлокачествления. …>.

<….Сами по себе эти два признака были давно известны и раздельно хорошо изучены многочисленными исследователями, но нам удалось установить специфическое их сочетание на константах Каплана, как на аргументах, обладающее разделительными, по состоянию клетки, свойствами. Это стало крупным достижением онкологической науки, защищенным множеством патентов. …>.

NO CONSTANTES

<….Число «g» /ускорение силы тяжести/ …. Оно не является математической константой.

Es un número aleatorio, que depende de muchos factores, por ejemplo, de que se toma como metro 1/40000 del meridiano. Si tomáramos un minuto de arco, habría un número diferente de aceleración debida a la gravedad.

Además, este número también es diferente (en distintas partes del globo u otro planeta), es decir, no es una constante...>.

Consideremos la naturaleza de la interacción de partículas elementales. Las partículas interactúan entre sí intercambiando cuantos de campos de fuerza y, como se ha establecido hasta la fecha, en la naturaleza se observan cuatro tipos de fuerzas, cuatro interacciones fundamentales:

fuerte (nuclear, que une protones y neutrones en los núcleos de elementos químicos);

electromagnético;

débil (responsable de desintegraciones beta relativamente lentas)

gravitacional (que conduce a la ley de gravitación universal de Newton). Las interacciones gravitacionales y electromagnéticas se refieren a fuerzas que ocurren en campos gravitacionales y electromagnéticos. La naturaleza de la interacción gravitacional, establecida cuantitativamente por Newton, aún no está completamente determinada y no está claro cómo se transmite esta acción a través del espacio.

Las fuerzas nucleares relacionadas con interacciones fuertes actúan a distancias cortas, unos 10-15 m, en los núcleos y aseguran su estabilidad, prevaleciendo sobre el efecto repulsivo de las fuerzas de Coulomb de los campos electromagnéticos. Por tanto, las fuerzas nucleares son principalmente fuerzas de atracción y actúan entre protones ( R- R) y neutrones ( PAG- PAG). También hay una interacción protón-neutrón ( pag- PAG). Dado que estas partículas se combinan en un grupo de nucleones, esta interacción también se llama nucleón-nucleón.

Las interacciones débiles se manifiestan en los procesos de desintegración nuclear o, más ampliamente, en los procesos de interacción entre un electrón y un neutrino (también puede existir entre cualquier par de partículas elementales).

Como ya sabemos, las interacciones gravitacionales y electromagnéticas cambian con la distancia como 1/ r 2 y son de largo alcance. Las interacciones nucleares (fuertes) y débiles son de corto alcance. En cuanto a su magnitud, las principales interacciones se organizan en el siguiente orden: fuerte (nuclear), eléctrica, débil, gravitacional.

Se supone que los cuantos - portadores de estos cuatro campos de fuerza son, respectivamente: para interacción fuerte - gluones sin masa (8); para electromagnéticos: fotones sin masa (cuantos de luz con espín 1); para los débiles: bosones (tres partículas 90 veces más pesadas que un protón) y para los gravitacionales: gravitones sin masa (con espín 2).

Los gluones pegan y retienen los quarks dentro de los protones y los núcleos. Los cuantos de todos estos campos de interacción tienen espines enteros y, por lo tanto, son bosones, a diferencia de las partículas, los fermiones, que tienen un espín de 1/2. Los gluones y los quarks tienen una especie de “carga”, que suele denominarse “carga de color” o simplemente “color”. En cromodinámica cuántica, sólo tres colores se consideran aceptables: rojo, azul y verde. Los gluones y los quarks aún no se han observado directamente y se cree que los quarks coloreados "no tienen derecho" a volar desde los núcleos, al igual que los fonones, cuantos de vibraciones térmicas de la red cristalina de los átomos, existen sólo dentro de cuerpos sólidos. . Esta propiedad de unir o confinar quarks y gluones en hadrones se llama confinamiento. Sólo las combinaciones blancas ("incoloras") de quarks en forma de hadrones, bariones y mesones, que surgen en reacciones nucleares durante las colisiones de varias partículas, tienen derecho a salir volando de los núcleos y ser observadas. Es curioso que un solo quark, que aparece como resultado de algunos procesos, casi instantáneamente (en 10 -21 s) se "completa" en un hadrón y ya no puede salir volando del hadrón.

Las cuatro interacciones fundamentales corresponden a cuatro constantes mundiales. La abrumadora cantidad de constantes físicas tienen dimensiones que dependen del sistema de unidades de referencia, por ejemplo, en la carga SI (Sistema Internacional de Unidades - Sistema Internacional). mi=1,6 10 -19 C, su masa t = 9,1 · 10-31 kg. En diferentes sistemas de referencia, las unidades básicas tienen diferentes valores numéricos y dimensiones. Esta situación no es adecuada para la ciencia, ya que es más conveniente tener constantes adimensionales que no estén asociadas con la elección condicional de unidades iniciales y sistemas de referencia. Además, las constantes fundamentales no se derivan de teorías físicas, sino que se determinan experimentalmente. En este sentido, la física teórica no puede considerarse autosuficiente y completa para explicar las propiedades de la naturaleza hasta que se comprenda y explique el problema asociado con las constantes mundiales.

El análisis de las dimensiones de las constantes físicas lleva a comprender que juegan un papel muy importante en la construcción de teorías físicas individuales. Sin embargo, si intentamos crear una descripción teórica unificada de todos los procesos físicos, es decir, en otras palabras, formular una imagen científica unificada del mundo desde el nivel micro al macro, entonces el papel principal y determinante debería desempeñarlo adimensional. , es decir. "verdadero" mundo, constantes. Estas son las constantes de las principales interacciones.

Constante de interacción gravitacional:

Constante de interacción electromagnética:

.

Fuerte interacción constante:

,

Dónde - carga de color (índice "s" de la palabra inglesa "strong" - fuerte).

Constante de interacción débil:

,

Dónde g ~ 1,4 10 -62 J m 3 - Constante de Fermi.(El índice "w" de la palabra inglesa "débil" es débil). Tenga en cuenta que la constante dimensional de la interacción gravitacional fue obtenida por el propio I. Newton: GRAMO~ 6.67·10 -11 m 3 ·s 2 ·kg -1.

Se sabe que esta ley de la gravitación universal es indemostrable, ya que se obtuvo generalizando hechos experimentales. Además, su justicia absoluta no puede garantizarse hasta que se aclare el propio mecanismo de gravedad. La constante de interacción electromagnética es responsable de la transformación de partículas cargadas en las mismas partículas, pero con un cambio en la velocidad de su movimiento y la aparición de una partícula adicional: un fotón. Las interacciones fuertes y débiles se manifiestan en procesos del micromundo, donde son posibles las interconversiones de partículas. Por lo tanto, la constante de interacción fuerte cuantifica las interacciones bariónicas. Constante de interacción débil está asociado con la intensidad de las transformaciones de partículas elementales con la participación de neutrinos y antineutrinos.

Se cree que los cuatro tipos de interacción y sus constantes determinan la estructura actual y la existencia del Universo. Por tanto, la gravedad mantiene a los planetas en sus órbitas y a los cuerpos de la Tierra. Electromagnético: retiene los electrones en los átomos y los conecta en moléculas de las que estamos hechos nosotros mismos. Débil: asegura la "quema" a largo plazo de las estrellas y el Sol, lo que proporciona energía para todos los procesos de vida en la Tierra. La interacción fuerte asegura la existencia estable de la mayoría de los núcleos atómicos. La física teórica muestra que cambiar los valores numéricos de ciertas constantes conduce a la destrucción de la estabilidad de uno o más elementos estructurales del Universo. Por ejemplo, un aumento en la masa del electrón. metro 0 de ~ De 0,5 MeV a 0,9 MeV alterarán el equilibrio energético en la reacción de producción de deuterio en el ciclo solar y provocarán la desestabilización de átomos e isótopos estables. El deuterio es un átomo de hidrógeno formado por un protón y un neutrón. Este es hidrógeno "pesado" con A = 2 (el tritio tiene A = 3). Disminuir sólo el 40% daría como resultado que el deuterio fuera inestable. El aumento estabilizará el biprotón, lo que provocará la quema de hidrógeno en las primeras etapas de la evolución del Universo. Constante varía dentro de 1/170< < 1/80. Другие значения приводят к невозможности должного отталкивания протонов в ядрах, а это ведет к нестабильности атомов. Увеличение conduciría a una disminución en la vida útil de los neutrones libres. Esto significa que en las primeras etapas del Universo, no se habría formado helio y no habría habido reacción de fusión de partículas α durante la síntesis del carbono 3α. -> 12C. Entonces, en lugar de nuestro Universo de carbono, habría un Universo de hidrógeno. Disminuir conduciría al hecho de que todos los protones estarían unidos en partículas α (Universo de helio).

En las ciencias naturales modernas se supone que las constantes mundiales son estables a partir de un tiempo de 10 a 35 s desde el momento del nacimiento del Universo y que, por tanto, en nuestro Universo existe, por así decirlo, una muy precisa ". ajuste” de los valores numéricos de las constantes mundiales que determinan los valores necesarios para la existencia de núcleos y átomos, estrellas y galaxias. La ocurrencia y existencia de tal situación no está clara. Este “ajuste” (¡las constantes son exactamente lo que son!) crea las condiciones para la existencia no sólo de organismos complejos inorgánicos y orgánicos, sino también de organismos vivos, incluidos los humanos. P. Dirac expresó la idea de un cambio conjunto en el tiempo de constantes fundamentales. En general, podemos suponer que la diversidad y unidad del mundo físico, su orden y armonía, su previsibilidad y repetibilidad están formados y controlados por un sistema de un pequeño número de constantes fundamentales.

Orden- la primera ley del cielo.

Alejandro Pop

Las constantes mundiales fundamentales son aquellas constantes que proporcionan información sobre las propiedades fundamentales más generales de la materia. Estas, por ejemplo, incluyen G, c, e, h, m e, etc. Lo que estas constantes tienen en común es la información que contienen. Por tanto, la constante gravitacional G es una característica cuantitativa de la interacción universal inherente a todos los objetos del Universo: la gravedad. La velocidad de la luz c es la velocidad máxima posible de propagación de cualquier interacción en la naturaleza. La carga elemental e es el valor mínimo posible de la carga eléctrica que existe en la naturaleza en estado libre (los quarks, que tienen cargas eléctricas fraccionarias, aparentemente existen en estado libre sólo en plasma superdenso y caliente de quarks-gluones). Constante

Planck h determina el cambio mínimo en una cantidad física, llamado acción, y juega un papel fundamental en la física del micromundo. La masa en reposo m e de un electrón es una característica de las propiedades inerciales de la partícula elemental cargada estable más ligera.

Llamamos constante de una teoría a un valor que, en el marco de esta teoría, se considera siempre sin cambios. La presencia de constantes en las expresiones de muchas leyes de la naturaleza refleja la relativa inmutabilidad de ciertos aspectos de la realidad, manifestada en la presencia de patrones.

Las constantes fundamentales en sí, c, h, e, G, etc., son las mismas para todas las partes de la Metagalaxia y no cambian con el tiempo, por eso se las llama constantes mundiales. Algunas combinaciones de constantes mundiales determinan algo importante en la estructura de los objetos naturales y también forman el carácter de una serie de teorías fundamentales.

determina el tamaño de la capa espacial para los fenómenos atómicos (aquí m e es la masa del electrón), y

Energías características de estos fenómenos; El cuanto del flujo magnético a gran escala en superconductores viene dado por la cantidad.

la masa máxima de objetos astrofísicos estacionarios está determinada por la combinación:

donde m N es la masa del nucleón; 120

Todo el aparato matemático de la electrodinámica cuántica se basa en el hecho de la existencia de una pequeña cantidad adimensional.

determinar la intensidad de las interacciones electromagnéticas.

El análisis de las dimensiones de las constantes fundamentales conduce a una nueva comprensión del problema en su conjunto. Las constantes fundamentales dimensionales individuales, como se señaló anteriormente, desempeñan un cierto papel en la estructura de las teorías físicas correspondientes. Cuando se trata de desarrollar una descripción teórica unificada de todos los procesos físicos, la formación de una imagen científica unificada del mundo, las constantes físicas dimensionales dan paso a constantes fundamentales adimensionales, como el papel de estas.

constante en la formación de la estructura y propiedades del Universo es muy grande. La constante de estructura fina es una característica cuantitativa de uno de los cuatro tipos de interacciones fundamentales que existen en la naturaleza: la electromagnética. Además de la interacción electromagnética, otras interacciones fundamentales son la gravitacional, la fuerte y la débil. Existencia de una constante de interacción electromagnética adimensional.

Obviamente, se supone la presencia de constantes adimensionales similares, que son características de los otros tres tipos de interacciones. Estas constantes también se caracterizan por las siguientes constantes fundamentales adimensionales: la constante de interacción fuerte - constante de interacción débil:

donde la cantidad es la constante de Fermi

para interacciones débiles;

constante de interacción gravitacional:

Valores numéricos de constantes determinar

la "fuerza" relativa de estas interacciones. Por tanto, la interacción electromagnética es aproximadamente 137 veces más débil que la interacción fuerte. La más débil es la interacción gravitacional, que es 10 39 menor que la fuerte. Las constantes de interacción también determinan la rapidez con la que se produce la transformación de una partícula en otra en varios procesos. La constante de interacción electromagnética describe la transformación de cualquier partícula cargada en las mismas partículas, pero con un cambio en el estado de movimiento más un fotón. La constante de interacción fuerte es una característica cuantitativa de las transformaciones mutuas de bariones con la participación de mesones. La constante de interacción débil determina la intensidad de las transformaciones de partículas elementales en procesos en los que intervienen neutrinos y antineutrinos.

Es necesario señalar otra constante física adimensional que determina la dimensión del espacio físico, que denotamos con N. Para nosotros es común que los eventos físicos tengan lugar en un espacio tridimensional, es decir, N = 3, aunque el desarrollo de la física ha llevado repetidamente a la aparición de conceptos que no encajan en el “sentido común”, sino que reflejan procesos reales que existen en la naturaleza.

Por tanto, las constantes fundamentales dimensionales "clásicas" juegan un papel decisivo en la estructura de las teorías físicas correspondientes. A partir de ellos se forman las constantes adimensionales fundamentales de la teoría unificada de las interacciones: Estas constantes y algunas otras, así como la dimensión del espacio N, determinan la estructura del Universo y sus propiedades.