Главная Пишите

Фундаментальные константы

Физика, свободная от метафизических гипотез, невозможна. ( Макс Борн)

Разделы микроскопической физики (микрофизики или физики микромира):

• Базовые единицы измерения в природе и их кванты
• Универсальные физические постоянные (фундаментальные константы)
• Ресурсы о фундаментальных постоянных
• Литература об универсальных константах

Базовые единицы измерения в природе и их кванты

В разделе ниже даются "первичные" физические константы, от которых завсисят другие, "вторичные". Эти первичные константы (или их часть) можно считать некими "квантами".

Авторские рассуждения о квантах мира и вычисления кванта массы

(автор - И.К.Гаршин)

Поскольку материя в нашем мире мыслится в понятии массы, а располагается в пространственно-временных координатах, то нам интересны, прежде всего, "кванты" пространства и времени:

• h_u = 7,69558071(63)·10^–37 Дж·с.
• t_u = 0,939963701(11)·10^–23 с.
• l_u = 2,817940285(31)·10^–15 м.

А вот какое значение у минимально возможной массы - "кванта материи"? Можно ли его вычислить? Давайте попробуем сделать это несколькими способами:

1. на основе постоянной Планка ħ = 6,626176·10^-34 Дж·с.
2. на основе указанных "первичных" констант t_u, l_u и h_u = 7,69558071(63)·10^–37 Дж·с.
3. на основе III закона Кеплера, показывающего соотношение пространства и времени рядолм с неизменной массой, в формуле которого участвует гравитационная постоянная G (или γ) = 6,6720·10^-11 Н·м2·кг^-2.

Вычисление кванта массы на основе постоянной Планка

Джоуль - единица энергии. 
Т.к. E = ħ·ν = m·c2, то m = ħ·ν / c2. 
Частота ν имеет размерность с-1. 
Значит, m0 = ħ / tu / c2 
=  6,626176·10-34 / (0,939963701(11)·10–23 · (2,99792458·108)2) 
~ 7,8435·10-27 кг - это примерно 5 масс протона (4,7).

Вычисление кванта массы на основе первичных констант

Алаверды: m0 = hu / (tu · c2) 
= 7,69558071(63)·10–37 / 0,939963701(11)·10–23 / (2,99792458·108)2 
~ 0,911·10-30 ~ 9,11·10-31 кг - это Масса покоя электрона me! 

Вычисление кванта массы на основе гравитационной постоянной

Согласно 3-му закону Кеплера (упрощенному): (T1/T2)2 = (a1/a2)2, 
где T - период планеты, a - её расстояние до Солнца. 
Отсюда масса Солнца пропорциональна a3/T2, а, точнее, равна этому соотношению, 
умноженному на гравитацонную постоянную γ = 2,56696941·10–45. 
Следовательно, квантом массы можно считать lu3/tu2 
= (2,817940285·10–15)3 / (0,939963701·10–23)2 
~ 7,941·10–45 / 0,884·10–46 ~ 89,83. 
Если это число умножить на γ, то получим 230,6·10–45 = 2,306·10–43 кг. 

Поскольку, по недавним расчётам масса электронного нейтрино примерно в миллион раз меньше, 
чем самого электрона, — 1,5×10-37 килограммов, то вычисленный "квант массы" примерно в миллион раз меньше массы нейтрино!

Универсальные физические постоянные (фундаментальные константы)

Можно было бы думать, что свойства мира определяются такими универсальными постоянными, как скорость света, заряд электрона или постоянная Планка, но это не так. Если бы даже каждая из этих постоянных изменилась, но изменилась так, что численное значение "альфа" [постоянная тонкой структуры α] по-прежнему осталось бы равным 1/137, мир тоже остался бы прежним, и мы никогда не смогли бы опознать, что в нем что-то изменилось. Но если "альфа" изменится хотя бы на одну миллионную, свойства нашего мира станут совершенно другими — например, в нем не сможет существовать жизнь. (физик Джон Бэрроу)

Первичные физические постоянные

Свет от квазаров на своем пути длиной в миллиарды лет проходит через межзвездные облака металлов (железа, никеля, хрома). В 1997 при его исследовании обнаружили, что он поглотил некоторые из фотонов света квазара. Но не те, которые ожидалось. Единственное непроверенное разумное объяснение состоит в том, что постоянная тонкой структуры, или альфа (α), имела различное значение в то время, когда свет проходил через облака. Но ведь альфа определяет, как свет взаимодействует с материей, и не должна меняться. Ее значение зависит от заряда электрона, скорости света и постоянной Планка. Какая же постоянная изменилась?

Согласно Н. Косинову, проведенные исследования показали, что используемые в современной физике фундаментальные физические константы непосредственно происходят от перечисленных ниже констант вакуума:

• h_u = 7,69558071(63)·10^–37 Дж·с.
• G_u = 2,56696941(21)·10^–45 Н·с².
• R_u = 29,9792458 Ом.
• t_u = 0,939963701(11)·10^–23 с.
• l_u = 2,817940285(31)·10^–15 м.

[А я бы не исключил возможность, что некоторые физические константы зависят не только от этих первичных, которые можно назвать "квантами" и которые по сему относятся к области микромира, но и от значений, которые относятся к области мегамира, например, возраста и радиуса Вселенной.]

Вторичные физические постоянные

Установлено, что современные фундаментальные физические постоянные имеют вторичный статус по отношению к найденным константам и представляют собой различные комбинации констант h_u, t_u, l_u и чисел π и α. Константам, входящим в hu-tu-lu-π-α-базис, определен специальный статус – как универсальные суперконстанты. На основе универсальных суперконстант получено новое значение гравитационной постоянной Ньютона, планковских констант и найдена универсальная формула силы [?].

Новые фундаментальные физические константы дают широкие возможности для установления новых физических законов и поиска констант взаимодействия для различных физических законов.

Все фундаментальные физические постоянные:

• Основные механические константы:
  • Постоянная тонкой структуры α = 0,072973506; 1/α = 137,03604.
  • Гравитационная постоянная G = 6,6720·10^-11 Н·м2·кг^-2.
  • Скорость света в вакууме с = 2,99792458·10⁸ м·с^-1.
  • Постоянная Планка ħ = 6,626176·10^-34 Дж·с.
• Наименьшие из известных расстояний:
  • Радиус первой боровской орбиты a₀ = 0,52917706·10^-10 м.
  • Классический радиус электрона r_e = 2,8179380·10^-15 м.
  • Постоянная Ридберга R_∞ = 10973731,77 м^-1. [или ей лучше к энергетическим константам отнести?]
• Массы и энергии стабильных частиц:
  • Масса покоя электрона m_e = 9,109534·10^-31 кг 5,4858026·10^-4 а.е.м.
  • Энергия покоя электрона m_e·c² = 0,5110034 МэВ.
  • Масса покоя протона m_p = 1,6726485·10^-27 кг = 1,007276470 а.е.м.
  • Энергия покоя протона m_p·c² = 938,2796 МэВ.
  • Масса покоя нейтрона m_n = 1,6749543·10^-27 кг = 1,008665012 а.е.м.
  • Энергия покоя нейтрона m_n·c² = 939,5731 МэВ.
  • Отношение массы протона к массе электрона m_p/m_e = 1836,15152.
  • Атомная единица массы (10^-3 кг·моль^-1)/N_A, а.е.м. = 1,6605655(86)·10^-27 кг.
  • Массы атомов в а.е.м.: водород ¹H - 1,007825036; дейтерий ²H - 2,014101795; гелий-4 ⁴He - 4,002603267.
  • Энергетические эквиваленты: а.е.м. = 931,5016 МэВ; 1 электронвольт = 1,6021892·10^-19 Дж.
  • Энергия kT (при 25 °C) - энергетические эквиваленты: 4,11·10^-21 Дж; 9,83·10^-22 Кал; 0,0256 эВ; 2,479 кДж/моль; 0,593 кКал/моль.
• Магнитно-электрические константы:
  • Магнитная постоянная μ₀ = 4π·10^-7 Гн·м^-1 = 1,25663706144·10^-6 Гн·м^-1.
  • Электрическая постоянная ε₀ = (μ₀c²)-1 8,85418782·10^-12 Ф·м^-1.
  • Заряд электрона (абс. величина) e = 1,6021892·10^-19 Кл = 4,803242·10^-10 уд. СГСЭ.
  • Отношение заряда электрона к его массе e/m_e = 1,7588047·10¹¹ Кл·кг^-1.
  • Магнетон Бора μ_Б = 9,274078·10^-24 Дж·Тл^-1.
  • Ядерный магнетон μ_N = 5,050824·10^-24 Дж·Тл^-1.
  • Магнитный момент нейтрона в ядерных магнетонах μ_n/μ_N = 1,91315.
  • Магнитный момент протона в ядерных магнетонах μ_p/μ_N = 2,7928456.
  • Отношение Джозефсона 2e/h = 4,835939·10¹⁴ Гц·В^-1.
  • Квант магнитного потока Ф₀ = h/2e = 2,0678506·10^-15 Вб.
• Аэродинамические константы:
  • Постоянная Авогадро N_A = 6,022045·10²³ моль^-1.
  • Постоянная Фарадея F = N_A·e = 96484,56 Кл·моль^-1.
  • Молярная газовая постоянная R = 8,31441 Кл·моль^-1·K^-1.
  • Объем моля идеального газа при нормальных условиях (1 атм, T0 = 273,15 К) V_m = 22,41383·10^-3 м³·моль^-1.
  • Постоянная Больцмана k = R/N_A = 1,380662·10^-23 Дж·К^-1.

Ресурсы о фундаментальных постоянных

Сетевые статьи и новости о физических константах:

• Физические константыв Викизнании
• Сколько в физике констант?
• Новые фундаментальные физические константы. Николай Косинов [Новое в исследованиях. альтернативная точка зрения.]
• Сколько констант являются истинно фундаментальными? Н. Косинов
• Перемены в физике: константы "поправят", единицы измерения пересмотрят

Литература об универсальных константах

• 1. Peter J. Mohr and Barry N. Taylor. «CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 1998»; NIST Physics Laboratory. Constants in the category «All constants»; Reviews of Modern Physics, (2000), v. 72, No. 2.
• 2. D.C. Cole and H.E. Puthoff, «Extracting Energy and Heat from the Vacuum», Phys. Rev. E, v. 48, No. 2, 1993.
• 3. Ю.И. Манин. Математика и физика. М.: «Знание», 1979.
• 4. В.Л. Гинзбург. «Какие области физики и астрофизики представляются важными и интересными». УФН, №4, т. 169, 1999.
• 5. Н.В. Косинов. «Электродинамика физического вакуума». Физический вакуум и природа, №1, 1999.
• 6. Н.В. Косинов. «Физический вакуум и гравитация». Физический вакуум и природа, №4, 2000.
• 7. Н.В. Косинов. «Законы унитронной теории физического вакуума и новые фундаментальные физические константы». Физический вакуум и природа, №3, 2000.
• 8. N. Kosinov. «Five Fundamental Constants of Vacuum, Lying in the Base of all Physical Laws, Constants and Formulas». Physical Vacuum and Nature, №4, 2000.
• 9. Н.В. Косинов. «Пять универсальных физических констант, лежащих в основе всех фундаментальных rонстант, законов и формул физики». Шестая Международная конференция «Современные проблемы естествознания». Программа и тезисы. С-Петербург, август, 2000 г.
• 10. Н.В. Косинов. «Разгадка причин поразительного сходства формул законов Кулона и всемирного тяготения Ньютона». Шестая Международная конференция «Современные проблемы естествознания». Программа и тезисы. С-Петербург, август, 2000 г.
• 11. Н.В. Косинов. «Эманация вещества вакуумом и проблема структурогенеза». Идея, №2, 1994.
• 12. Н.В. Косинов. «Энергия вакуума». Энергия будущего века, №1, 1998.
• 13. Н.В. Косинов. «Универсальные физические суперконстанты».
• 14. Н.В. Косинов. «Новая фундаментальная физическая константа, лежащая в основе постоянной Планка».
• 15. N.V. Kosinov, Z.N. Kosinova. «Tie of Gravitational Constant G and Planck Constant h». 51st International Astronautical Congress 2...6 Oct. 2000 / Rio de Janeiro, Brazil.
• 16. A. Пуанкаре. Наука и гипотеза. A. Пуанкаре. О науке. М., 1983.
• 17. В.А. Фирсов. «Философско-методологический анализ проблемы единства физики в концепции калибровочных полей». Философия науки, №1(3), 1997.

---

© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Автор и владелец - Игорь Константинович Гаршин (см. резюме). Пишите письма ().

Страница обновлена 22.03.2024