Физические константы

Поскольку движение и его компоненты, пространство и время, существуют лишь в единицах, производные движения - пространственные изменения базового отношения между пространством и временем, такие как ускорение, сила и так далее - тоже существуют только в естественных единицах. Например, естественная единица силы – это естественная единица времени, деленная на двумерную, естественную единицу пространства. Из этого следует: если отношение вида, обсужденного в главе 12, установлено правильно, тогда количественное отношение между единицами работает без всяких спорных “констант”. Например, выражение F = ma говорит, что одна естественная единица силы, приложенная к одной естественной единице массы, будет создавать ускорение в одну естественную единицу. Если все величины выражены в естественных единицах, в уравнениях такого вида не существует числовых констант, помимо тех, которые мы можем назвать структурными факторами: геометрическими факторами, такими как число действующих измерений, числовыми факторами, такими как вторая и третья степени величин, входящих и отношения, и так далее.

В связи с природой и появлением “фундаментальных констант” современной физики было высказано много предположений. Например, статья в журнале Новости науки от 4 сентября 1976 года утверждает, что мы столкнулись с дилеммой, ввиду того, что имеются только два способа рассмотрения констант, но ни один их них не приемлем. Статья гласит: мы должны либо “глотать их” без проверки “необходимости, постоянства или величин”, либо принять гипотезу Мечиана, что они каким-то неизвестным образом обусловлены сутью Вселенной в целом. Развитие СТОВ разрешило эту дилемму тем же способом, что и ряд давнишних проблем, рассмотренных на предыдущих страницах; то есть, рассмотрением их как надуманных. Если все величины выражены в надлежащих единицах – естественных единицах, из которых проявлена Вселенная Движения, - “фундаментальные константы” сводятся к единице и исчезают.

Шаг, который следует предпринять прежде, чем сравнивать математические результаты, выведенные из новой теории, с числовыми величинами, полученными с помощью замеров, - удостовериться, что коэффициенты, с помощью которых величины выражаются в естественной системе, можно перевести в традиционную систему единиц, в которой сделаны замеры. Ввиду того, что традиционные единицы случайны, нет способа их теоретического вычисления. Для каждой независимой традиционной единицы необходимо воспользоваться замером какой-то конкретной физической величины. Теоретически этой цели может служить любая физическая величина, которая включает сомнительный пункт и может быть ясно определена, но для максимальной точности предпочтительнее, чтобы базовые явления были относительно простыми и тщательно изученными посредством наблюдения.

Не возникает вопроса, откуда мы должны получить величину естественной единицы скорости или быстроты. Скорость излучения, измеряемая как скорость света в вакууме, 2,99793 x10¹⁰ см/сек, - это точно замеренная величина, принятая за естественную единицу в результате развития теории. В связи с другими факторами перевода имеются некоторые сомнения, как по поводу точности экспериментальных величин, из которых они были вычислены, так и по поводу того, были ли полностью учтены все мелкие факторы, входящие в теоретическую ситуацию. Со времени публикации первого издания были сделаны кое-какие улучшения; принципиальные расхождения, существовавшие в оригинальных результатах, были устранены или, по крайней мере, сведены к минимуму. В величинах базовых, естественных единиц не потребовались никакие изменения, но по мере развития теоретической структуры прояснились некоторые детали способа, которым эти единицы входят в определение “констант” и других физических величин.

В этой связи одной из проблем было прийти к решению, как сообщенные замеренные величины должны использоваться в вычислениях. Обычно, полагают, что последние результаты – самые точные, но исследование последних величин и методы, которыми они были получены, указывают, что это не всегда справедливо. По-видимому, “твердые” величины, приведенные в обновленных таблицах, включают некоторые подгонки ряда данных для согласования с нынешними теоретическими идеями. Это касается отношений, которые должны существовать между разными индивидуальными величинами. В целях этой работы предпочтительнее не подогнанные данные.

Принципиальным вопросом является экспериментальные величины числа Авогадро, поскольку для нынешней цели требуются лишь три переводные константы, и нет значительных расхождений в измерении величин, которые будут использоваться в вычислении двух из этих констант. Последние значения числа Авогадро немного меньше, чем раньше, но корреляция с гравитационной константой, которая будет обсуждаться позже, говорит в пользу ранних результатов. Величина, одобренная для использования при оценке переводной константы для массы, - 6,02486 x 10²³ была взята из таблицы 1957 года Коэна, Кроува и Дюмонда.59

В любом случае следует понять: там, где результаты, полученные в этой работе, выражаются в случайных единицах традиционной системы, они точны лишь в той степени, в какой точны экспериментальные величины, использованные для определения переводных констант. Любое будущее изменение этих величин в результате улучшения экспериментальных техник будет включать соответствующее изменение в величинах, вычисленных из теоретических допущений. Однако такая степень неопределенности не относится к любым результатам, установленным в естественных единицах или в традиционных терминах, таких как единицы атомного числа, эквивалентные естественным единицам.

Как и в первом издании, естественная единица времени была вычислена на основании фундаментальной частоты Ридберга. Здесь возникает вопрос, потому что эта частота меняется с изменением массы испускающего атома. Исходное вычисление базировалось на величине, относящейся к водороду, но это сомнительно, поскольку превалирует мнение о неясности, связанной с бесконечной массой как фундаментальной величиной. Определенный ответ на этот вопрос будет недоступен до тех пор, пока не будет разработана теория изменения частоты. А пока рассмотрение ситуации указывает, что временно следует остановиться на величине, относящейся к водороду. С теоретической точки зрения представляется, что величина единицы появляется из атома, величиной в единицу, а не из бесконечного числа атомов. Также, хотя разница невелика, выведенная величина больше согласуется с общим паттерном измеренных величин, чем альтернативная.

Из способа, которым частота Ридберга входит в математическое описание излучения, а конкретно в такие простые отношения, как серии спектральных линий Балмера, очевидно, что, подобно скорости света, эта частота является еще одним физическим проявлением естественной единицы. Частота обычно выражается числом циклов в секунду, основываясь на допущении, что она является лишь функцией времени. Из ранее предоставленного объяснения ясно, что частота излучения – это на самом деле быстрота. Цикл – это колебательное движение на траектории пространства или времени пути. И циклом можно воспользоваться лишь потому, что траектория постоянна. Истинная единица – это одна единица пространства за единицу времени (или переворот этого количества). Скорее это эквивалент половины цикла за единицу времени, чем полный цикл, поскольку в полный цикл входит одна единица пространства в каждом направлении. Для нынешних целей измеренная величина частоты Ридберга выражается как 6,576115 x 10¹⁵ полуциклов в секунду. Естественная единица времени - обратная этой величине и составляет 1,520655 x 10^-16 секунд. Умножая единицу времени на естественную единицу скорости, мы получаем величину естественной единицы пространства – 4,558816 x 10^-6 см.

Посредством комбинирования двух естественных единиц могут быть вычислены естественные единицы всех величин группы быстроты. Обратные величины группы энергии тоже могут быть вычислены в терминах сантиметров в секунду, и это дает нам выражение 3,711381 x 10^-32 сек³/см³, что является естественной единицей массы. Эта величина не имеет практической пользы, потому что обратные отношения между величинами группы быстроты и группы энергии до сих пор не осознаны. При установлении традиционной системы единиц было допущено, что масса – это еще одна фундаментальная величина, для которой необходима дополнительная, случайная единица. Отношение единицы массы, основанной на быстроте, к случайной единице, грамму, можно вывести из любого ясно определенного физического отношения, включающего массу, точно измеренного в традиционных единицах. Как указывалось раньше, величина, выбранная для этой цели, - константа Авогадро. Она представляет собой количество молекул на грамм молекулярного веса, или в применении к атомам, количество атомов на грамм атомного веса. Принятая величина – 6,02486 x 10²³. Обратная величина - 1,65979 x 10^-24. В граммах - это эквивалент массы единицы атомного веса, единицы инерционной массы, как мы будем ее назвать.

С добавлением величины естественной единицы инерционной массы к величинам, ранее выведенным для естественных единиц пространства и времени, сейчас у нас есть вся информация, требующаяся для вычисления естественных единиц других первичных величин механической системы. Механические единицы можно суммировать так:

Поиск по сайту: