СКОЛЬКО КОНСТАНТ ЯВЛЯЮТСЯ ИСТИННО ФУНДАМЕНТАЛЬНЫМИ?
Аннотация
Главными фундаментальными константами обычно считают гравитационную константу (G), постоянную Планка (h ) и скорость света (c). Принято считать, что эти константы являются независимыми. Исследования показали, что истинно фундаментальными оказались не константы G, h, c, а совсем другие константы [1, 2, 3, 4]. Их оказалось пять. Это следующие константы:
Фундаментальный квант действия hu (hu=7,69558071(63) • 10-37 J s). Фундаментальная длина lu (lu=2,817940285(31) • 10-15 m). Фундаментальный квант времени tu (tu=0,939963701(11) • 10-23 s). Постоянная тонкой структуры α (α =7,297352533(27) • 10-3 ) Число π (π=3,141592653589).Выявлено, что важнейшие фундаментальные физические константы являются составными константами и состоят из этих пяти констант. Эти пять констант претендуют на онтологический статус, поэтому они названы "уни версальными суперконстантами" [1, 2, 3, 4].
1. Являются ли важнейшие физические константы фундаментальными?
Главными фундаментальными константами обычно считают гравитационную константу (G), постоянную Планка (h) и скорость света ( и тот факт, что в фундаментальной физике многие ученые применяют такую систему единиц, в которой они равны 1. Особенно большую значимость в глазах ученых эта тройка констант приобрела после того, как М.Планк, путем их комбинации, открыл новые единицы длины массы и времени, которые были названы "планковские единицы".
Константами G, h, c, в их различных комбинациях, оперируют наиболее важные физические теории. Так, например, теория тяготения Ньютона является G-теорией [11]. Общая теория относительности является классической (G, c)-теорией. Релятивистская квантовая теория поля является квантовой (h, c)-теорией [11]. Каждая из этих теорий оперирует одной или двумя размерными константами. Открытие планковских единиц - планковской длины, массы и времени породило у ученых надежду на возможность создания новой квантовой теории на основе трех констант G, h, c. Однако попытки создать единую квантовую теорию электромагнитных полей, частиц и гравитации на ос нове трех размерных констант - (G, h, c)-теорию, окончились безрезультатно. Такой теории до сих пор нет, хотя на ее создание возлагались очень большие надежды [11]. Почему так случилос ь? Очевидно потому, что тройка констант (G, h, c,) по каким-то причинам не может выступать в качестве константного базиса квантовой теории. В этой связи возникает правомерный вопрос: м ожно ли считать эти константы первичными и независимыми? Трудности в создании (G, h, c)-теории указывают на обратное. По всей видимости, существуют совершенно другие константы, которые являются и независимыми, и первичными и, соответственно, истинно фундаментальными. Очевидно от таких первичных констант должны происходить все основные физические константы, в том числе и константы G, h, c. Поскольку первичный статус констант G, h, c долгое время был вне сомнений, то, естественно, задача поиска онтологического базиса фундаментальных физических конс тант остро не стояла.
Неудачи в создании (G, h, c)-теории и большое количество других фундаментальных физических констант, среди которых трудно отдать какой-нибудь константе предпочтение, выдвигают на пе рвый план задачу поиска онтологического базиса физических констант. Современная физика накопила уже около 300 фундаментальных констант [6]. Сотни констант и все фундаментальные! Почему такое большое количество констант считаются фундаментальными? Если к ним подходить как к истинно фундаментальным константам, то их явно много. Если исходить из того, что основу мира составляет единая материальная сущность и все физические явления должны иметь единую природу, то количество констант должно быть намного мень шим. Здесь уместно вспомнить правило Оккама, в соответствии с которым не следует без необходимости увеличивать количество сущностей, а также мнение Френеля о том, что “природа склонна к управлению многим с помощью малого” [5, 8]. Поэтому, если в к ачестве критерия истинной фундаментальности рассматривать первичность и независимость констант, то фундаментальностью должны обладать совсем минимальное количество констант, а никак не десятки и конечно же не сотни. Таким образом, существует глубокое про тиворечие в том, что не единицы, а сотни констант наделены фундаментальным статусом. Предстоит выяснить, есть ли среди этих сотен констант "истинно фундаментальные" константы? Если таковые обнаружатся, то предстоит определить сколько их? Многое ук азывает на то, что на роль истинно фундаментальных констант достаточно трех размерных констант. Ведь неспроста только из трех основных единиц - метра, килограмма и секунды можно получить все производные единицы, имеющие механическую природу. Однако все т е же неудачные попытки в создании (G, h, c)-теории указывают на то, что трех констант явно недостаточно. Значит неизвестное число JF, которое соотв
3 < JF . С помощью пяти суперконстант можно получить аналитическим расчетом практически все важнейшие фундаментальные физические константы. Автором получены соответствующие математические соотношени я для вычисления значений фундаментальных физических констант с помощью суперконстант [1, 2, 3, 4]. По моему мнению, эти пять универсальных суперконстант смогут заменить собой большой перечень электромагнитных констант, универсальных констант, атомных и ядерных констант и стать основой новых физических теорий поля, элементарных частиц и гравитации. Более подробные сведения о суперконстантах можно узнать на сайтах:
http://www.sciteclibrary.com/
< A>
www.jsup.or.jp/shiryo/PDF/0900z53.pdf
http://www.rusnauka.narod.ru/
http://www.n-t.org/tp/ng/nfk.htm
4. Онтологический статус суперконстант hu, lu, tu, α, π
Пять суперконстант (hu, lu, tu, α, π ) составляют он тологический базис физических констант. Это значит, что физические константы происходят от пяти перечисленных суперконстант. Все пять суперконстант являются независимыми. Никакой комбинацией размерных суперконстант нельзя получить безразмерные суперконст анты. Никакой комбинацией безразмерных суперконстант нельзя получить размерные суперконстанты.
В [1, 2] cформулированны принципы суперконстантной достаточности для физических констант. Первый принцип суперконстантной достаточности: "В основе размерных фундаментальных физических констант лежат константы из группы универсальных суперконстант < /I>hu, lu, tu, α, π". Или в эквивалентной формулировке: "Значения размерных фундаментальных физических констант можно получить расчетным путем с использованием универсальных суперконстант hu, lu, tu, α, π ".
Второй принцип суперконстантной достаточности: "В основе всех безразмерных фундаментальных физических констант лежат две суперконстанты α и π". Или в эквивалентной формулировке: "Все безразмерные фундаментальные физические константы можно получить расчетным путем с использованием двух суперконстант α и π".
Таким образом, истинно фундаментальными являются пять суперконстант hu,lu,tu,α, π. Они же имеют онтологический статус. Можно сделать вывод, что другие физические константы были необосновано наделены фундаментальным статусом.
5. Необходимость поиска онтологического базиса системы единиц
Существование онтологического базиса физических констант косвенно указывает на то, что должно существовать минимальное количество физических единиц, от которых должны происходить все известные физические един ицы. Поскольку в составе онтологического базиса физических констант только три константы являются размерными, это указывает на то, что трех единиц должно быть достаточно для онтологического базиса системы единиц. Ведь неспроста только из трех основных ед иниц - метра, килограмма и секунды можно получить все производные единицы, имеющие механическую природу. Предстоит выяснить, могут ли электрические величины, например, ампер, быть сведены к механическим единицам и быть выражены посредством метра, килогра мма и секунды. Эта проблема непосредственно затрагивает принцип эквивалентности масс и требует его распространения не только на инертную и гравитационную массу, но и на электромагнитную массу. Тогда единицу измерения "килограмм" можно будет относить не т олько к механическим единицам, а распространить еще и на электромагнитные единицы. Предстоит также выяснить можно ли считать первичными и независимыми другие основные физические единицы.
Литература
1. Косинов Н.В. Физический вакуум и гравитация // Физический вакуум и природа, N4, 2000, с. 40 - 69.
2. Kosinov N. Five Fundamental Constants of Vacuum, Lying in the Base of all Physical Laws, Constants and Formulas // Physical Vacuum and Nature, N4, 2000, с. 96 - 102.
3. Косинов Н.В. Пять универсальных суперконстант, лежащих в основе всех фундаментальных констант, законов и формул физики и космологии. Актуальные проблемы естествознания начала века. Материалы международной конференции 21 - 25 августа 2000 г., Санкт- Петербург, Россия. СПб.: "Анатолия", 2001, с. 176 - 179.
4. Nikolay V. Kosiknov, Shanna N. Kosinova “GENERAL CORRELATION AMONG FUNDAMENTAL PHYSICAL CONSTANTS.” Journal of New Energy , 2000 , Vol. 5, no. 1, pages 134 -135.
5. Симанов А.Л. Проблема эфира: Возможное и невозможное в истории и философии физики // Философия науки, N1(3),1997.
6. Peter J. Mohr and Barry N.Taylor. CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 1998 ; WWW.Physics.nist.gov/constants . Constants in the category "All constants" // Reviews of Modern Physihs, Vol 72, No. 2, 2000.
7. Пуанкаре А. Наука и гипотеза. Пуанкаре А. О науке, М., 1983.
8. Фирсов В.А. Философско-методологический анализ проблемы единства физики в концепции калибровочных полей // Философия науки, N1(3),1997.
9. Киттель Ч. , Найт У. Рудерман М.: Механика. Берклеевский курс физики." 1, М., "Наука",1975.
10. Carter J. The Other Theory of Physics, Washington, 1994.
11. Манин Ю.И. Математика и физика. М. "Знание", 1979.
12. John Baez. How Many Fundamental Constants Are There?