ГЛАВА 6 НЕПОСТОЯНСТВО «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ»
ГЛАВА 6
НЕПОСТОЯНСТВО «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ»
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ИХ ЗНАЧЕНИЙ
«Физические константы» представляют собой числа, которые ученые используют в своих вычислениях. В отличие от математических констант вроде числа ?, значения констант различных природных явлений не могут быть вычислены чисто математически, а зависят от лабораторных измерений.
Как следует из самого их названия, так называемые физические константы должны иметь постоянное значение. Считается, что они отражают неизменность законов природы. В этой главе я намерен проследить, каким образом значения фундаментальных физических констант на практике изменялись в течение последних десятилетий, и высказать некоторые предположения по поводу исследования природы таких изменений.
В справочниках по физике и химии перечисляется множество различных постоянных — к примеру, точки плавления и кипения тысяч различных химических соединений, списки которых занимают сотни страниц. В частности, точка кипения этилового спирта в обычных условиях составляет плюс 78,5 °C, а точка перехода в твердое состояние — минус 117,3 °C. Но некоторые константы лежат в основе физических вычислений. Приведем список семи констант, которые считаются основными (таблица I).[227]
Таблица 1
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ КОНСТАНТЫ
Фундаментальная константаСимвол
Скорость света в вакууме c
Элементарный электрический заряд e
Масса электрона mc
Масса протона mp
Число Авогадро NA
Постоянная Планка h
Гравитационная постоянная G
Постоянная Больцмана k
Все перечисленные константы выражаются в определенных единицах измерения. Например, скорость света в вакууме выражается в метрах в секунду. Если изменяется единица измерения, меняется и значение константы. Но единицы измерения вводятся человеком и зависят от конкретного содержания, заложенного в определение этой единицы. Это содержание может время от времени изменяться. В частности, в 1790 г. декретом Французской национальной ассамблеи метр был определен как одна десятимиллионная доля дуги земного меридиана, проходящего через Париж. На этой величине основывалась вся метрическая система, утвержденная особым законом. Позднее выяснилось, что первоначальные измерения длины меридиана оказались неточными. В 1799 г. было введено новое определение метра. За точку отсчета была принята длина эталонного стержня, который хранился во Франции под официальным надзором. В 1960 г. вводится очередное определение метра. Ему соответствовало определенное число длин волн, испускаемых атомами одного из изотопов криптона. Наконец, в 1983 г. метр был определен как расстояние, которое свет проходит в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды.
Значение констант изменяется не только при выборе новых единиц измерения. Официально признанные значения фундаментальных констант корректируются и после того, как проводятся новые, более точные измерения. Эти значения постоянно уточняются экспертами и международными комиссиями. Старые значения констант заменяются новыми, основанными на самых последних «лучших показаниях», получаемых в расположенных по всему миру лабораториях. Далее я подробно рассмотрю четыре примера: гравитационную постоянную (G), скорость света в вакууме (с), постоянную Планка (h), а также постоянную тонкой структуры (?), значение которой выводится из заряда электрона (е), скорости света в вакууме и постоянной Планка.
«Лучшие» значения уже по определению являются результатом тщательного отбора. Во-первых, экспериментаторы склонны отбрасывать те данные, которые выходят за пределы ожидаемого интервала значений, считая их ошибочными. Во-вторых, после исключения подавляющего большинства отклоняющихся от нормы результатов различные значения, получаемые в конкретной лаборатории, сглаживаются за счет сопоставления с ранее полученными данными и выведения среднего показателя, в результате чего окончательное значение константы оказывается подверженным ряду коррекций, в достаточной степени произвольных. Наконец, результаты, полученные в лабораториях, расположенных в различных уголках Земли, тщательно отбираются, усредняются и затем выдаются в качестве официального значения данной константы.
Измерение фундаментальных констант — вотчина специалистов, называемых метрологами. В прошлом в этой области преобладали отдельные исследователи — к примеру, американский ученый Р.Т. Бердж из Калифорнийского университета в городе Беркли, который безраздельно господствовал в метрологии в 20—40-е гг. XX в. В наши дни окончательные величины физических констант устанавливаются международными комитетами и экспертами. Официальные величины этих констант зависят от целой серии решений, принимаемых самими экспериментаторами, ведущими специалистами в метрологии, членами специальных комитетов. Вот как Бердж описывает процесс определения константы:
«Каждый раз для каждой отдельно взятой константы решение по поводу ее наиболее вероятной величины требует определенного набора суждений. (…) При этом в ходе отбора данных и вывода окончательного заключения каждый исследователь руководствуется собственным набором суждений».[228]
Более 800 000 книг и аудиокниг! 📚
Получи 2 месяца Литрес Подписки в подарок и наслаждайся неограниченным чтением
ПОЛУЧИТЬ ПОДАРОКЧитайте также
ГЛАВА XII.
ГЛАВА XII. Очистка почвы от сорных трав.Целью очистки почвы от сорных трав является такое ее состояние, при котором после посева не могло бы расти никакое другое растение, кроме посеянного. Если мы позволим сорным травам расти на ниве, то они будут отнимать у почвы
Глава I
Глава I Восемь лет назад я написал небольшую книгу «Аксиомы биологии»[1], в конце которой высказал предположение, что возможно создание общей теории эволюции последовательно реплицирующихся систем. Завершил я книгу словами: «Под эту категорию попадают не только объекты
Глава 3
Глава 3 Описание метода лечебной кинологии и результатов исследования В предыдущих главах описывались теоретические аспекты метода лечебной кинологии. Постараемся схематически описать практический аспект методологии. Как уже отмечалось, данный метод находится на
Глава 3
Глава 3 Описание метода лечебной кинологии и результатов исследования В предыдущих главах описывались теоретические аспекты метода лечебной кинологии. Постараемся схематически описать практический аспект методологии. Как уже отмечалось, данный метод находится на
Глава 2. ДНК
Глава 2. ДНК На стене паба “Орел” в Кембридже висит синяя мемориальная доска, установленная в 2003 году в честь пятидесятилетия одного случая, когда разговоры в этом пабе приняли не совсем обычный оборот. Во время обеда 28 февраля 1953 года два завсегдатая “Орла”, Джеймс
ТЕОРИИ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ»
ТЕОРИИ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ» Несколько физиков — к примеру, Артур Эддингтон и Поль Дирак — после долгих размышлений пришли к выводу, что по крайней мере некоторые из «фундаментальных констант» могут со временем изменять свои значения. В частности,
ГЛАВА 5
ГЛАВА 5 С помощью Пам Смарт мне удалось разработать более простую и эффективную методику работы с людьми, испытывающими фантомные ощущения в отсутствующих конечностях, чем та, которая была описана в пятой главе.Мы провели серию опытов с людьми, у которых были
ГЛАВА 6 НЕПОСТОЯНСТВО «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ»
ГЛАВА 6 НЕПОСТОЯНСТВО «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ» За последние несколько лет появилось множество новых данных по определению числового значения гравитационной постоянной G.[334]Как уже сообщалось в шестой главе, в период с 1970 по 1989 гг. «лучшие» значения этой константы
Глава III. Мир РНК-ДНК
Глава III. Мир РНК-ДНК 3.1. Миры до РНК и мир РНК Многие исследователи полагают, что первым клеточным миром был мир РНК (Ferris, 1999; Hoenigsberg, 2003). Однако по причинам, рассмотренным выше, более правдоподобна версия, согласно которой в ранних клетках функционировали информационные
Глава 1. Вид
Глава 1. Вид ТЕМЫ• История эволюционных идей• Современное эволюционное учение• Происхождение жизни на Земле• Происхождение человекаВ настоящее время на нашей планете обитает несколько миллионов видов живых организмов, каждый из которых по своему уникален. Каким
1.3. Общность фундаментальных процессов ассимиляции пищи
1.3. Общность фундаментальных процессов ассимиляции пищи Итак, формирование трофологии стало возможным благодаря достижениям ряда современных наук, после того как было продемонстрировано, что все разнообразие известных в биологии трофических процессов на микро-, макро-
1.3. Общность фундаментальных процессов ассимиляции пищи
1.3. Общность фундаментальных процессов ассимиляции пищи Итак, формирование трофологии стало возможным благодаря достижениям ряда современных наук, после того как было продемонстрировано, что все разнообразие известных в биологии трофических процессов на микро-, макро-
Глава 10. Уши{10}
Глава 10. Уши{10} Того, кто заглянет поглубже в ухо, чтобы увидеть, как устроен наш орган слуха, ждет разочарование. Самые интересные структуры этого аппарата скрыты глубоко внутри черепа, за костяной стенкой. Добраться до этих структур можно только вскрыв череп, удалив мозг,