6.4. Фундаментальные постоянные мироздания
Порядок — первый закон Небес.
Александр Поп
Фундаментальные мировые постоянные — это такие константы, которые дают информацию о наиболее общих, основополагающих свойствах материи. К таковым, например, относятся G, с, е, h, me и др. Общее, что объединяет эти константы, — это содержащаяся в них информация. Так, гравитационная постоянная G является количественной характеристикой универсального, присущего всем объектам Вселенной взаимодействия — тяготения. Скорость света с есть максимально возможная скорость распространения любых взаимодействий в природе. Элементарный заряд е — это минимально возможное значение электрического заряда, существующего в природе в свободном состоянии (обладающие дробными электрическими зарядами кварки, по-видимому, в свободном состоянии существуют лишь в сверхплотной и горячей кварк-глюонной плазме). Постоянная
119
Планка h определяет минимальное изменение физической величины, называемое действием, и играет фундаментальную роль в физике микромира. Масса покоя mе электрона есть характеристика инерционных свойств легчайшей стабильной заряженной элементарной частицы.
Константой некоторой теории мы называем значение, которое в рамках этой теории считается всегда неизменным. Наличие констант при выражениях многих законов природы отражает относительную неизменность тех или иных сторон реальной действительности, проявляющуюся в наличии закономерностей.
Сами фундаментальные постоянные с, h, e, G и др. являются едиными для всех участков Метагалактики и с течением времени не меняются, по этой причине их называют мировыми постоянными. Некоторые комбинации мировых постоянных определяют нечто важное в структуре объектов природы, а также формируют характер ряда фундаментальных теорий.
определяет размер пространственной оболочки для атомных явлений (здесь mе — масса электрона), а
— характерные энергии для этих явлений; квант для крупномасштабного магнитного потока в сверхпроводниках задается величиной
предельная масса стационарных астрофизических объектов определяется комбинацией:
где mN — масса нуклона; 120
весь математический аппарат квантовой электродинамики основан на факте существования малой безразмерной величины
определяющей интенсивность электромагнитных взаимодействий.
Анализ размерностей фундаментальных постоянных приводит к новому пониманию проблемы в целом. Отдельные размерные фундаментальные постоянные, как уже отмечалось выше, играют определенную роль в структуре соответствующих физических теорий. Когда речь идет о выработке единого теоретического описания всех физических процессов, формирования единой научной картины мира, размерные физические постоянные уступают место безразмерным фундаментальным константам таким какРоль этих
постоянных в формировании структуры и свойств Вселенной очень велика. Постоянная тонкой структурыявляется количественной характеристикой, одного из четырех видов фундаментальных взаимодействий, существующих в природе — электромагнитного. Помимо электромагнитного взаимодействия другими фундаментальными взаимодействиями являются гравитационное, сильное и слабое. Существование безразмерной константы электромагнитного взаимодействия
предполагает, очевидно, наличие аналогичных безразмерных констант, являющихся характеристиками остальных трех типов взаимодействий. Эти константы также характеризуются следующими безразмерными фундаментальными постоянными — константа сильного взаимодействия — константа слабого взаимодействия:
где величина— постоянная Ферми
для слабых взаимодействий;
121
константа гравитационного взаимодействия:
Числовые значения констант определяют
относительную "силу" этих взаимодействий. Так, электромагнитное взаимодействие примерно в 137 раз слабее сильного. Самым слабым является гравитационное взаимодействие, которое в 1039 меньше сильного. Константы взаимодействия определяют также, насколько быстро идут превращения одних частиц в другие в различных процессах. Константа электромагнитного взаимодействия описывает превращения любых заряженных частиц в те же частицы, но с изменением состояния движения плюс фотон. Константа сильного взаимодействия является количественной характеристикой взаимных превращений барионов с участием мезонов. Константа слабого взаимодействия определяет интенсивность превращений элементарных частиц в процессах с участием нейтрино и антинейтрино.
Необходимо отметить еще одну безразмерную физическую константу, определяющую размерность физического пространства, которую обозначим через N. Для нас является привычным то, что физические события разыгрываются в трехмерном пространстве, т. е. N = 3, хотя развитие физики неоднократно приводило к появлению понятий, не укладывающихся в "здравый смысл", но отображающих реальные процессы, существующие в природе.
Таким образом, "классические" размерные фундаментальные постоянные играют определяющую роль в структуре соответствующих физических теорий. Из них формируются фундаментальные безразмерные постоянные единой теории взаимодействий — Эти константы и некоторые другие, а также размерность пространства N определяют структуру Вселенной и ее свойства.
122
- Концепции современного естествознания
- Рецензенты:
- Ihtik.Lib.Ru
- Глава 1. Естествозн ан и е как единая наука о природе
- 1.1. Естественно-научная и гуманитарная культуры
- 1.2. Месте науки в системе культуры и ее структура
- 1.3. Характерные черты науки
- 1.4. Естествознание - фундаментальная наука
- Глава 2. Характеристика естественно-научного познания
- 2.1. Структура научного познания
- 2.2. Основные методы научного исследования
- 2.3. Динамика развития науки. Принцип соответствия
- Глава 3. Важнейшие этапы развития естествознания
- 3.1. Система мира ангинных философов
- 3.2. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы строения мира
- 3.3. Механистическая и электромагнитная картины мира
- 3.4. Современная естественно-научная картина мира
- Глава 4. Концепция относительности пространства и времени
- 4.1. Понятие пространства и времени
- 4.2. Измерение времени
- 4.3. Пространство и время в специальной теории относительности
- 4.4. Общая теория относительности о пространстве и времени
- Глава 5. Строение материального мира
- 5.1. Структурное строение материального мира
- 5.2. Краткая характеристика микромира
- 5.3. Краткая характеристика макромира
- 5.4. Краткая характеристика мегамира
- Глава 6. Взаимодействия и движение структур мира
- 6.1. Четыре вида взаимодействий и их характеристика
- 6.2. Концепции близкодействия и дальнодействия
- 6.3. Вещество, поле, вакуум. Принцип суперпозиции
- 6.4. Фундаментальные постоянные мироздания
- 6.5. Антропный космологический принцип
- 6.6. Характер движения структур мира
- Глава 7. Основные закономерности микромира
- 7.1. Элементарные частицы
- 7.2. Корпускулярно-волновая природа микрообъектов
- 7.3. Концепция дополнительности
- 7.4. Вероятностный характер законов микромира. Концепции неопределенности и причинности
- 7.5. Электронная оболочка атома
- Глава 8. Концепции вещества и энергии
- 8.1. Многообразие форм материи
- 8.2. Вещество и его состояния
- 8.3. Энергия и ее проявления в природе
- 8.4. Законы сохранения в природе
- 8.5. Законы сохранения и принципы симметрии
- Глава 9. Состав, структура и взаимопревращения веществ
- 9.1. Концептуальные уровни в познании веществ
- 9.2. Состав вещества и химические системы
- 9.3. Структура вещества и его свойства
- 9.4. Химические процессы
- 9.5. Эволюция химических систем и перспективы химии
- Глава 10. Природа мегамира
- 10.1. Расстояния и размеры в мегамире
- 10.2. Земля как планета и природное тело
- 10.3. Состав и строение Солнечной системы
- 10.4. Солнце, звезды и межзвездная среда
- 10.5. Галактики
- Глава 11. Характер естествен нон ауч н ых закономерностей природы
- 11.1. Детерминизм процессов природы
- 11.2. Термодинамика и концепция необратимости
- 11.3. Проблема "тепловой смерти Вселенной"
- Глава 12. Происхождение и эволюция вселенной
- 12.1. Большой взрыв и расширяющаяся Вселенная
- 12.2. Начальная стадия Вселенной
- 12.3. Космологические модели Вселенной
- Глава 13. Происхождение и эволюция небесных тел, земли
- 13.1. Происхождение и эволюция галактик и звезд
- 13.2. Происхождение планет Солнечной системы
- 13.3. Происхождение и эволюция Земли
- 13.4. Космос и Земля
- Глава 14. Концепции происхождения жизни
- 14.1. Концепции происхождения жизни но Земле
- 14.2. Классификация уровней биологических структур и организация живых систем
- 14.3. Генная инженерия и биотехнология
- 14.4. Проблемы происхождения жизни во Вселенной
- Глава 15. Эволюция живой природы
- 15.1. Доказательства эволюции живого
- 15.2. Пути и причины эволюции живого
- 15.3. Эволюционная теория Дарвина
- 15.4. Современная теория органической эволюции
- 15.5. Синтетическая теория эволюции
- 15.6. Другие концепции эволюции живого
- Глава 16. Концепция происхождения и эволюции человека
- 16.1. Человек как предмет естественно-научного познания
- 16.2. Сходства и отличия человека от животных
- 16.3. Концепции появления человека на Земле. Антропология
- 16.4. Эволюция культуры человека. Социобиология
- 16.5. Проблемы поиска внеземных цивилизаций
- 16.6. Проблема связи с внеземными цивилизациями
- Глава 17. Человек
- 17.1. Физиология человека
- 17.2. Эмоции и творчество
- 17.3. Здоровье и работоспособность
- 17.4. Вопросы биомедицинской этики
- Глава 18. Учение о биосфере и экологии
- 18.1. Биосфера
- 18.2. Экология
- 18.3. Современные проблемы экологии
- 18.4. Ноосфера
- 18.5. Демографическая проблема
- Глава 19. Методы современного естествознания
- 19.1. Системный метод исследования
- 19.2. Кибернетика - наука о сложных системах
- 19.3. Методы математического моделирования
- 19.4. Математическое моделирование в экологии
- Глава 20. Самоорганизация в природе
- 20.1. Парадигма самоорганизации
- 20.2. Синергетика
- 20.3. Особенности эволюции неравновесных систем
- 20.4. Самоорганизация - источник и основа эволюции
- 20.5. Самоорганизация в различных видах эволюции
- Глава 21. Современное естествознание и будущее науки
- 21.1. Особенности современного этапа развития науки
- 21.2. Естествознание и мировоззрение
- 21.5. Общие закономерности современного естествознания
- 21.6. Современная естественно-научная картина мира и Человек
- 21.7. Особенности в развитии современной науки
- Литература
- 140010, Г. Люберцы Московской обл., Октябрьский пр-т, 403. Тел.: 554-21-86