Проблема фундаментальных физических констант и ее

Проблема фундаментальных физических констант и ее решение
Р.А. Юсупов
В настоящей статье представлено авторское решение трех проблем, проблемы
фундаментальных физических констант, проблемы унифицированной системы единиц и
проблемы космологического развития Вселенной. Все проблемы самым тесным образом
связаны друг с другом и поэтому рассматриваются совместно. Решение этих проблем
основывается на констатации существования уникальной космологической постоянной.
PACS numbers: 04.20.Cv, 06.20.Jr, 04.20.Ex, 98.80.Bp
Содержание
1. Введение
2. О космологической постоянной
3. Y-частицы, модель эволюции Вселенной
4. О заряде 𝑞𝑌 = 𝑈𝑓−0,5и системе единиц измерения
5. Реальность и искажение
6. О возрасте Вселенной
7. Заключение
1. Введение
В современной классической физике центральную роль играет система фундаментальных
физических констант (ФФК)1. Фундаментальные физические константы составляют основу,
фундамент современной физики. В основании физики лежит также ряд экспериментальных
величин, например, таких как гравитационная постоянная Ньютона, скорость света в
вакууме, заряд электрона. Крепость фундамента, основания физики нарушает царящий в
системе ФФК хаос и произвол. На это указывает не аксиоматичность и искусственный,
подгоночный характер ФФК. Не аксиоматичность системы ФФК очевидна. Искусственность,
подгоночный характер величин системы ФФК проявляется в том, что теоретические
значения просто подгоняются под значения экспериментальных величин. Например, в
современной физике планковские константы масса, длина и время подогнаны под
экспериментально определенные величины гравитационной постоянной Ньютона и скорость
света в вакууме. Правда последняя подгонка сильно отстает от реального значения. Это два
основных недостатка системы. Должна существовать теория, в рамках которой определяются
1
http://physics.nist.gov/сonstants
1
теоретические значения ФФК. А экспериментальные значения должны подтверждать
положения теории. А сейчас дело обстоит наоборот. Под экспериментальные значения
подгоняются теоретические значения. Все это, по мнению автора, составляет проблему
ФФК. Это первая проблема. Вторая проблема, это проблема космологического развития
Вселенной. Проблема состоит в том, что нет теории, удовлетворительно объясняющей, что
такое Вселенная, откуда она появилась, как она развивается, какие законы управляют ее
развитием. Нет теории, удовлетворительно объясняющей такие параметры Вселенной, как
возраст Вселенной, масса Вселенной, скорость света в вакууме, гравитационная постоянная
Ньютона, и другие. Автором в настоящей статье представлено собственное решение этих
двух проблем. Обе проблемы тесно связаны между собой, поэтому рассматриваются
совместно. Полученные автором результаты представлены в табличном виде. Все значения в
статье представлены в модифицированной системе СИ. Необходимые замечания и пояснения
приводятся в тексте.
2. О космологической постоянной
Автор считает, что в природе существует естественная, уникальная космологическая
постоянная. Нахождение значения уникальной космологической постоянной основано на
следующих рассуждениях. 1. Природа на планковском масштабе оперирует дискретными
сущностями. Это дискретная масса, дискретная длина, дискретный заряд и дискретное время
(или дискретная частота). Это планковские константы. Это новые планковские константы
(НПК), которые будут обозначаться подобно старым планковским константам, но с нижним
индексом Y. 2. Значения этих дискретных величин являются функциями космологической
постоянной. Космологическая постоянная безразмерная величина. Для этого определим
новую систему единиц измерений. Она будет основываться на системе СИ, но будет иметь и
отличия. Назовем эту систему Y-СИ. Основными единицами новой системы единиц
измерений будут кг, м, с и Y-кулон (для заряда). Ее ядром, задающим числовые значения
новым планковским константам, будет космологическая постоянная.
Напишем формулу, выражающую гравитационную постоянную Ньютона через старые
планковские константы длину, массу и время: 𝐺 = 𝑙𝑃3 𝑚𝑃−1 𝑡𝑃−2. Эта же формула будет иметь
место и в системе новых планковских констант (НПК): 𝐺𝑌 = 𝑙𝑌3 𝑚𝑌−1 𝑡𝑌−2 . Дальше речь будет
идти о системе НПК.
Гипотеза. В системе НПК имеет место принцип сохранения количества движения 𝑚𝑌 𝑐𝑌 = 1.
Этот принцип можно переписать в таком виде 𝑚𝑌 𝑙𝑌 = 𝑡𝑌 . Имеет место следующая цепочка
равенств: 𝐺𝑌 = 𝑙𝑌3 𝑚𝑌−1 𝑡𝑌−2 = 𝑙𝑌 𝑚𝑌−3 × 𝑚𝑌2 𝑙𝑌2 𝑡𝑌−2 = 𝑙𝑌 𝑚𝑌−3 = 𝑙𝑌 𝑐𝑌3 = 𝑡𝑌 𝑐𝑌4 , 𝐺𝑌 = 𝑡𝑌 𝑐𝑌4, 𝑡𝑌−1 =
𝑐𝑌4 𝐺𝑌−1 , 𝑓𝑌 = 𝑐𝑌4 𝐺𝑌−1 . Последнее равенство позволяет нам вычислить постоянную величину,
2
частоту 𝑓𝑌 = 1,21034 +44. Примем числовое значение этой величины в качестве
безразмерной величины космологической константы 𝑈𝑓 =1,21034 +44.
Теперь определим НПК. Равенства, определяющие основные новые планковские константы
следующие:
𝑚𝑌 = 9,53396 -12 кг (= 𝑈𝑓−0,25), масса;
𝑞𝑌 = 9,08964 -23 Y-кулон (= 𝑈𝑓−0,5), заряд;
𝑙𝑌 = 8,66602 -34 м (= 𝑈𝑓−0,75), длина (протяженность),
𝑡𝑌 = 8,26215 -45 с (= 𝑈𝑓−1), время;
𝑓𝑌 = 1,21034 +44 с−1 (= 𝑈𝑓 ), частота.
Отсюда находим:
𝑐𝑌 = 𝑙𝑌 /𝑡𝑌 = 1,04888 +11 м/c (= 𝑈𝑓0,25 ), скорость света;
𝐺𝑌 = 𝑙𝑌3 𝑚𝑌−1 𝑡𝑌−2 = 1,0 м3 кг−1 с−2, гравитационная постоянная;
𝑚𝑌 𝑐𝑌 = 1 (принцип сохранения импульса).
Такова реальность. Такова природа. Все это имеет место в реальной Вселенной. Все
физические и космологические процессы на планковском уровне оперируют этими
величинами, задаваемыми основными новыми планковскими константами (НПК). Но в
основе всех этих значений лежит уникальная космологическая постоянная 𝑈𝑓 =1,21034 +44.
Пояснение. Можно было бы считать космологическую постоянную и размерной величиной.
Но тогда следовало бы наделить ее, так называемой универсальной размерностью, т. е. в
равенствах содержащих эту величину (см. выше), в зависимости от степени этой величины
она имела бы размерности массы, заряда, длины, времени (частоты).
3. Y-частицы, модель эволюции Вселенной
Определение. Y-частица, это элементарная частица, имеющая характеристики 𝑚𝑌 , 𝑙𝑌 ,
связанные равенством 𝑚𝑌 𝑙𝑌 = 𝑡𝑌 . Это другое выражение принципа 𝑚𝑌 𝑐𝑌 = 1Гипотеза.
Дискретно с частотой 𝑓𝑌 (= 𝑈𝑓 ), т.е. каждый миг, такт (“тик-так”) эволюции Вселенной
порождается одна Y-частица. Масса Вселенной увеличивается на 𝑚𝑌 кг, линейный размер
Вселенной увеличивается на 𝑙𝑌 м. Эти Y-частицы в результате своего распада порождают все
многообразие элементарных частиц, из которых состоит Вселенная. Этот процесс
повторится 𝑈𝑓2 раз за все время эволюции Вселенной. Сумма масс образовавшихся частиц
должна равняться массе распавшейся частице. Каждая вновь образовавшаяся частица имеет
свой комптоновский радиус в соответствии с соотношением (числовым равенством) 𝑚𝑟 =
𝑈𝑓−1, являющимся следствием принципа 𝑚𝑌 𝑐𝑌 = 1. 𝑙𝑌 – это комптоновский радиус Y3
частицы. Гипотеза. Все элементарные частицы имеют свое естественное расположение на
гиперболе 𝑚𝑟 = 𝑈𝑓−1 (или (𝑚𝑟)−1 = 𝑈𝑓 ) в системе координат “комптоновский радиус –
масса”. Здесь -масса частицы, 𝑟-комптоновский радиус частицы, 𝑈𝑓 =1,21034 +44 –
космологическая постоянная.
4. О заряде 𝒒𝒀 = 𝑼−𝟎,𝟓
и системе единиц измерения
𝒇
Численное значение заряда 𝑞𝑌 = 𝑈𝑓−0,5 Y-кулон. Так как 𝑈𝑓 космологическая постоянная, то в
этом состоит причина зарядовой стабильности элементарных частиц. Это элементарный,
минимальный заряд в системе Y-СИ. Этот заряд несут такие материальные носители, как
электрон (отрицательный) и протон (положительный). В системе СИ ему соответствует
элементарный заряд 𝑒 =1,60218 -19 кулон. Имеют место следующие соотношения
1 𝑞𝑌 =5,6733 -4 e или 1 𝑒 =1762,641 𝑞𝑌 . Здесь 𝑒 заряд электрона в кулонах. В системе НПК
существует единый элементарный заряд, поэтому в этой системе нет постоянной тонкой
структуры.
5. Реальность и искажение
Как уже автор упоминал, в реальности имеет место скорость света 𝑐𝑌 =1,04888 +11 м/c и
гравитационная постоянная 𝐺𝑌 = 1,0 м3 кг−1 с−2 . Как все это соотносится с
экспериментально установленными фактами 𝑐 = 299792458 м/c и 𝐺 = 6,67384 -11
м3 кг−1 с−2 . Объяснение такое. Мы видим, ощущаем, воспринимаем реальность не
непосредственно, а как бы через некоторого посредника, через некую “призму”,
искажающую реальность. Механизм искажения такой. Количественно массу мы
воспринимаем больше, чем в действительности есть, а длину (протяженность) меньше чем в
реальности есть. Заряд мы воспринимаем неискаженно. Есть некий коэффициент искажения.
Он легко подсчитывается 𝑘𝑍 = 𝑐𝑌 /𝑐= 349,86947. С учетом этих замечаний приведем таблицу
новых планковских констант, так как мы их воспринимаем. Будем помечать их нижним
индексом Z.
𝑚𝑍 = 3,33564 -09 кг, масса (увеличение в 349,86947 раз);
𝑞𝑍 = 9,08964 -23 Y-кулон (= 𝑈𝑓−0,5), заряд;
𝑙𝑍 = 2,47693 -36 м, длина (протяженность) (уменьшение в 349,86947 раз);
𝑡𝑍 = 8,26215 -45 с (= 𝑈𝑓−1 ), время;
𝑓𝑍 = 1,21034 +44 с−1 (= 𝑈𝑓 ), частота.
Отсюда находим:
4
𝑐𝑍 = 𝑙𝑍 /𝑡𝑍 = 299792458 м/c, скорость света (уменьшение в 349,86947 раз);
𝐺𝑍 = 𝑙𝑍3 𝑚𝑍−1 𝑡𝑍−2 = 6,67384 -11 м3 кг−1 с−2 , гравитационная постоянная (уменьшение в
𝑘𝑍4 = 349,869474 =1,49839 +10= (6,67384 − 11)−1 раз);
𝑚𝑍 𝑐𝑍 = 1 (принцип сохранения импульса), восприятие не искаженное.
Мы получили известные нам значения. Получается, что природа в реальности оперирует с
одними величинами, а мы в нашем восприятии с другими. Следует отметить, что
коэффициент в законе Кулона (закон взаимодействия электрических зарядов) для системы
Y-СИ равен 𝑐𝑌2 (или 𝑐𝑍2 при восприятии). Тогда будет иметь место равенство элементарных
планковских и кулоновских сил. Они численно будут равны космологической постоянной
𝑈𝑓 =1,21034 +44. Это будет иметь место и для реальности и для нашего воcприятия
(наблюдения) реальности: 𝐹𝑃𝑌 = 𝐺𝑌 𝑚𝑌2 𝑙𝑌−2 = 𝑈𝑓 , 𝐹𝐶𝑌 = 𝑐𝑌2 𝑞𝑌2 𝑙𝑌−2 = 𝑈𝑓 , 𝐹𝑃𝑍 = 𝐺𝑍 𝑚𝑍2 𝑙𝑍−2 = 𝑈𝑓 ,
𝐹𝐶𝑍 = 𝑐𝑍2 𝑞𝑍2 𝑙𝑍−2 = 𝑈𝑓 .
6. О возрасте Вселенной
Возраст Вселенной по данным WMAP2 оценивается в 13,75 млрд. лет. По сути дела это
оценка максимального расстояния в световых годах между наиболее удаленными
галактиками видимой части Вселенной, то есть это линейный размер Вселенной в световых
годах. Но это наблюдаемый нами размер (длина, протяженность). Так как реальный размер
(длина) Вселенной в 𝑘𝑍 = 349,86947 раз больше наблюдаемого, то реальный возраст
Вселенной должен быть равен 4,810 трлн. лет.
7. Заключение
Предложенные автором в данной статье решения известных проблем физики и космологии,
увязанные введением системы единиц Y-СИ, являются естественными.
Благодарность. Автор выражает благодарность своему внуку Максиму за совместные
прогулки. Во время этих прогулок хорошо думалось над теми вопросами, которые нашли
отражение в этой статье. Автор благодарен Ли Смолину, чья книга “Кризис в физике…”
стала мощнейшим побудительным стимулом для автора в его исследованиях по физике и
космологии.
2
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr5/map
5