СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теоретическая физика ВЗАИМОСВЯЗЬ ГРАВИТАЦИОННОЙ КОНСТАНТЫ G И ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА h.

ВЗАИМОСВЯЗЬ ГРАВИТАЦИОННОЙ КОНСТАНТЫ G И ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА h.

© Косинов Н.В., кандидат технических наук.

E-mail: kosinov@unitron.com.ua

Аннотация

Выявлена связь между гравитационной константой G и важнейшими фундаментальными физическими константами и получено математическое соотношение, которое позволяет получить значение константы G математическим расчетом. Оказалось, что гравитационная константа G включает в себя постоянную Планка h. Выявленная нами связь между константами позволяет получать фундаментальные физические константы математическим расчетом на базе специальной группы констант. В качестве исходных констант для получения гравитационной константы Ньютона G были использованы 4 фундаментальные физические константы: скорость света в вакууме, постоянная Планка, постоянная Ридберга, постоянная тонкой структуры. Это позволило получить значение константы G с очень высокой точностью (G=6,67286742(94) ∙ 10-11 m3 kg-1 s-2). Рекомендуемое CODATA 1998 значение константы G уступает по точности и равно 6,673(10) ∙10-11 m3 kg-1 s-2. Исследование математического соотношения для вычисления константы G позволило выявить глубокую связь и взаимную зависимость даже между фундаментальными физическими константами, которые относятся к принципиально разным областям физики и традиционно считались независимыми и не связанными между собой. Это указывает на единство гравитации и электромагнетизма. Нами открыта группа независимых первичных констант, которые позволили получить математическим расчетом не только константу G, но и другие фундаментальные физические константы с точностью до 9 - 10 цифр. Эта группа первичных, независимых констант состоит только лишь из пяти констант: фундаментального кванта действия hu (hu =7.69558071(63) ∙10-37 J s); фундаментальной длины lu (lu=2.817940285(31) ∙10-15 m); фундаментального кванта времени tu (tu= 0.939963701(11) ∙10-23 s); постоянной тонкой структуры α (α= 7.297352533(27) ∙10-3); числа π (π =3.141592653589). Полученные результаты открывают новые возможности в исследовании проблем квантовой гравитации. Полученные результаты указывают на единую природу электромагнетизма и гравитации и на возможность управления гравитацией с помощью электромагнитных технологий.

ВЗАИМОСВЯЗЬ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ КОНСТАНТ

Каждая физическая теория оперирует определенной совокупностью фундаментальных физических констант. Константами, заложенными в основу теории, определяются её возможности. Наиболее важные современные физические теории оперируют константами G,h, c в их различных комбинациях. Так, например, теория тяготения Ньютона является G-теорией. Общая теория относительности является классической (G, c)-теорией. Релятивистская квантовая теория поля является квантовой (h, c)-теорией [1]. Каждая из этих теорий оперирует одной или двумя размерными константами. Открытие планковских единиц длины, массы и времени породили надежду на возможность создания новой квантовой теории на основе трех констант. Однако, попытки создать единую теорию электромагнитных полей, частиц и гравитации на основе трех размерных констант - (G,h, c)-теорию, не дали желаемых результатов. Такой теории до сих пор нет, хотя на ее появление возлагали большие надежды [1]. Причиной является то, что большинство известных фундаментальных физических констант не являются независимыми. Они являются составными константами. В настоящей работе показано из каких констант состоят большинство фундаментальных физических констант и как они связаны между собой.

Несмотря на то, что уже прошло более 100-лет с момента появления в физике постоянной h, завеса таинственности так и не снята с этой важнейшей фундаментальной константы и ее физическая сущность раскрыта не полностью [4]. Не меньшую загадку представляет собой и гравитационная константа G.

То, что константа h представляет собой составную сущность, первым увидел П.Дирак. Он стал пользоваться другой константой ħ, которая не содержала в себе коэффициенты [3]. Представляет интерес выяснить, в какой мере претендуют на статус первичных и независимых гравитационная константа G, постоянная Планка h и другие фундаментальные физические константы. Мои исследования позволили выявить совершенно неожиданную всеобщую взаимозависимость и глубокую взаимную связь между всеми фундаментальными физическими константами.

Открыта группа констант, которые лежат в основе всех фундаментальных физических констант. Фундаментальные физические константы оказались функционально зависимыми от трех размерных констант и двух безразмерных констант: фундаментального кванта hu (hu=7.69558071(63) ∙10-37 J s), фундаментальной длины lu (lu=2.817940285(31) ∙10-15 m), фундаментального кванта времени tu (tu= 0.939963701(11) ∙10-23 s), постоянной тонкой структуры α (α = 7.297352533(27) ∙10-3), числа π (π =3.141592653589).

Ниже приведены функциональные зависимости для некоторых основных констант. Так, например, ньютоновская константа гравитации G имеет следующую функциональную зависимость: G=f (hu,lu,tu, α, π). Константы из группы hu, lu, tu, α, π задают значения и других фундаментальных физических констант. Планковская масса имеет следующую функциональную зависимость: mpl=f (hu, lu, tu, α, π). Планковская длина имеет следующую функциональную зависимость: lpl=f (lu, α, π). Планковское время имеет следующую функциональную зависимость: tpl=f (tu, α, π ). Элементарный заряд имеет следующую функциональную зависимость: е=f (hu,lu,tu). Элементарная масса имеет следующую функциональную зависимость: me=f (hu, lu, tu). Постоянная Планка имеет следующую функциональную зависимость: h=f (hu, α, π ). Скорость света в вакууме имеет следующую функциональную зависимость: c=f (lu, tu). Постоянная Ридберга имеет следующую функциональную зависимость: R =f (lu, α, π ). Отношение масс протона-электрона имеет следующую функциональную зависимость: mp/me=f (α, π ).

Исследование функциональных зависимостей констант показало, что константы G, h, c являются составными, взаимозависимыми константами и не являются первичными. Поэтому, использование их в качестве константных базисов теорий не может привести к созданию новой квантовой теории, претендующей на фундаментальный статус. В основу фундаментальной квантовой теории должны быть положены первичные, независимые константы. 

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СУПЕРКОНСТАНТЫ

Проведены исследования роли и места констант hu, lu, tu, α, π в семействе фундаментальных физических констант и исследована возможность использования их в качестве базовых и универсальных констант в физических теориях Исследования показали, что среди фундаментальных физических констант,

есть константы инвариантные к метрике. Это указывает на их особый статус. К таким константам относятся: постоянная Планка h, фундаментальный квант действия hu, скорость света в вакууме c, элементарный заряд e, фундаментальная длина lu, фундаментальный квант времени tu, постоянная тонкой структуры α. Из размерных констант, инвариантных к метрике пространства-времени, постоянная Планка h, элементарный заряд e и скорость света c не являются независимыми и могут быть выражены посредством других констант этой группы. Элементарный заряд определяется посредством фундаментального кванта действия hu и фундаментальной метрики lu, tu. Скорость света c является составной константой и определяется

фундаментальной метрикой пространства-времени. Постоянная Планка h также является составной константой. Она содержит в себе фундаментальный квант действия hu, постоянную тонкой структуры α и число π .

Таким образом, среди фундаментальных констант, инвариантных к метрике, только hu, lu, tu, α , π являются абсолютно независимыми константами. Нами установлено, что константы из группы hu,lu,tu, α, π в различных комбинациях от двух до пяти констант позволяют получить практически все наиболее важные фундаментальные физические константы. Получены соответствующие математические формулы для вычисления значений констант. Можно утверждать, что константы hu,lu,tu, α, π являются первичными константами. Все другие фундаментальные физические константы являются составными константами и могут

быть получены на базе этих пяти первичных констант. Это позволяет определить для констант hu, lu, tu, α, π особый статус. Они названы универсальными суперконстантами.

Выделение специального класса "Универсальные суперконстанты" можно обосновать следующими соображениями. Пять констант, входящих в суперконстантный базис, являются независимыми константами. Все другие фундаментальные физические константы являются составными константами, имеют вторичный статус и могут быть получены на базе этих первичных суперконстант hu, lu, tu, α, π . Уникальность этой группы констант состоит в том, что такое малое количество констант в состоянии заменить собой сотни известных на сегодня фундаментальных физических констант. Появляется реальная возможность перейти от большого разнообразия физических констант, явлений и законов к очень малому количеству истинно фундаментальных констант, истинно фундаментальных законов. Этих истинно фундаментальных констант и законов должно быть вполне достаточно для описания всех физических явлений , относящихся к самым различным разделам физики и космологии.

По нашему мнению, эти пять универсальных суперконстант в будущем могут заменить собой большой перечень электромагнитных констант, универсальных констант, атомных и ядерных констант и стать основой новых физических и космологических теорий.

Открытие пяти независимых фундаментальных суперконстант, которых совершенно достаточно для описания множества физических законов и для получения расчетом множества физических констант, указывает на всеобщее единство механических, электрических и гравитационных физических явлений и законов.

ПРОБЛЕМА КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ

Константа G является константой ньютоновской теории гравитации. Эту теорию, как и теорию тягоготения Эйнштейна, традиционно относили к неквантовой теории. Развитие физики приводит к выводу, что гравитационное поле должно подчиняться квантовым законам. Появление планковских единиц массы, длины и времени породило надежду на создание теории, которая оперировала бы тремя константами: G, h, c. Для построения релятивистской квантовой теории гравитации к константе G пыталисьдобавить константы h и c. По мнению ученых, такая теория была бы полностью квантовой теорией, описывающей гравитацию. Квантовые эффекты в гравитации становятся определяющими, когда радиус кривизны пространства-времени становится равным планковской длине. Однако на основе ( G, c, h)-базиса не удалось создать квантовую теорию гравитации. Такое положение дел требует найти этому причины. Что скрывается за планковской длиной и почему планковские единицы, как и единицы квантовой электродинамики, приводят к естественным единицам размерности килограмм, метр, секунда? Такая взаимосвязь нуждается в теоретическом объяснении.

Используя универсальные суперконстанты hu, lu, tu, α, π , удалось найти объяснение этой взаимосвязи и получить новые соотношения для планковских единиц. Приводим эти соотношения:

mpl= me (Do/ α)1/2

lpl= lu (1/Do α )1/2

tpl= tu (1/Do α) 1/2

Здесь Do безразмерная константа, которая определяется константами π и α. Ее значение равно 4,16650385(15) ∙1042. Эти формулы показывают, что планковские константы lpl, tpl напрямую связаны с фундаментальными константами длины lu, и времени tu , а планковская масса связана mpl с массой электрона me. Эта связь выражается очень красивыми и простыми соотношениями.

СЕМЬ МАТЕМАТИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ ГРАВИТАЦИОННОЙ КОНСТАНТЫ G.

Используя новые формулы для планковских единиц, легко получить фурмулы для гравитационной константы G . В качестве примера, привожу 7 эквивалентных формул для вычисления гравитационной постоянной Ньютона, которые были получены с использованием универсальных суперконстант hu, lu, tu, α , π :

G = c3 lu2 / ħ α Do,

G = lu2 b / meDo,

G = Gu c2 /me2 Do,

G = lu3 / tu2 me Do,

G = lu5 / tu3 hu Do,

G = ħ α4 / 4π tu me2 DoR,

G = 2 π c3 lu2 / h α Do,

где: Gu -константа, равная 2,5669694(21) ∙10-45 N s2 ; b - константа, равная 3,189404629(36) ∙ 1031m/s2.

Гравитационная константа G определена экспериментально. Численное значение G было определено английским физиком Г.Кавендишем в 1798 г. на крутильных весах путем измерения силы притяжения между двумя шарами. Значение G считается равным G= 6,673(10) ∙10-11 м3 кг-1 s-2 [2]. Из всех универсальных физических констант точность в определении G является самой низкой [2]. Среднеквадратическая погрешность для G на несколько порядков превышает погрешность других констант. Например, значение константы Ридберга Rопределено с беспрецедентной точностью и имеет 14 цифр, в то время как значение константы G имеет только 4 цифры [2]. Теперь появилась возможность, используя полученные формулы , вычислить ее точное значение. Как видим, в формулы входят электромагнитные константы, имеющие не менее 9 цифр. Такая высокая точность констант электромагнетизма позволяет получить расчетное значение константы G с точностью до 9 цифр. Вычисленное по приведенным выше формулам значение для гравитационной константы равно: G = 6,67286742(94) ∙ 10-11 м3 кг-1 s-2.

Таким образом, выявлено, что гравитационная постоянная G является составной константой. Выявлена связь гравитационной постоянной с постоянной Планка h, скоростью света c, элементарной массой me и фундаментальной метрикой пространства-времени lu, tu. Особенно показательным является то, что гравитационная константа G включает в себя постоянную Планка h. Оказывается, нет необходимости к константе G добавлять константы h и c. Эти константы содержаться в самой константе G. Это в корне меняет ситуацию и заставляет совсем по-новому подходить к проблеме квантовой гравитации. Полученный результат указывает на существование глобальной связи между электродинамикой и гравитацией. 

ЗНАЧЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ КОНСТАНТ, ПОЛУЧЕННЫЕ РАСЧЕТОМ.

Универсальные суперконстанты hu, lu, tu, α, π позволяют получить важнейшие фундаментальные физические константы математическим расчетом. В этом состоит уникальность суперконстантного базиса. Некоторые фундаментальные константы, полученные расчетным путем, по точности на несколько порядков превосходят их экспериментальные значения. Это относится к константам G, mpl, lpl, tpl, и др.

Ниже, в качестве примера, приведены значения некоторых фундаментальных физических констант, полученные на основе теоретического расчета. Для сравнения приведены известные в физике значения этих же констант.

1. Полученное расчетом значение гравитационной константы G содержит 9 цифр:

G = 6,67286742(94) ∙ 10-11 м3 кг-1 с-2 .

Рекомендуемое CODATA 1998 значение содержит только 4 цифры:

G = 6,673(10) ∙10-11 м3 кг-1 с-2.

2. Полученное расчетом значение массы электрона me:

me = 9,10938186(85) ∙10-31 кг.

Рекомендуемое CODATA 1998 значение для массы электрона равно:

me = 9,10938188(72) ∙10-31 кг.

3. Полученное расчетом значение планковской длины lpl:

lpl = 1,616081388(51) ∙10-35 м.

Рекомендуемое CODATA 1998 значение:

lpl = 1,6160(12) ∙10-35 м.

4. Полученное расчетом значение планковской массы mpl :

mpl = 2,17666772(25) ∙10-8 кг.

Рекомендуемое CODATA 1998 значение:

mpl = 2,1767(16) ∙10-8 кг.

5. Полученное расчетом значение планковского времени tpl:

tpl = 5,39066726(17) ∙10-44 с.

6. Полученное расчетом значение отношение масс дейтрон-электрон md/me:

md/me = 3670.47802(55).

7. Расчетное значение энергии Хартри: Eh= 4,35974381(44) ∙10-18 Дж.

Рекомендуемое CODATA 1998 значение для энергии Хартри: Eh= 4,35974381(34) ∙10-18 Дж.

8. Расчетное значение магнетона Бора: μB = 9,27400899(45) ∙10-24 ДжT-1.

Рекомендуемое CODATA 1998 значение для магнетона Бора: μB = 9,27400899(37) ∙10-24 ДжT-1.

9. Расчетное значение кванта магнитного потока:Φo= 2,067833636(91) ∙10-15 Вб.

Рекомендуемое CODATA 1998 значение для кванта магнитного потока: Φo = 2,067833636(81) ∙10-15 Вб.

10. Расчетное значение параметра Хаббла: H= 1,749531663(89) ∙10-18 с-1.

11. Расчетное значение температуры внутри ядра: Tu= 5,929889(21) ∙109 K.

Значения констант G, mpl, lpl, tpl, полученные расчетом, вместо 4 - 5 цифр имеют гораздо большую точность и содержат 9 - 10 цифр.

ВЫВОДЫ

1.Выявлена фундаментальная связь и взаимная зависимость между физическими константами, которые относятся к принципиально разным областям физики и традиционно считаются независимыми и не связанными между собой. Особую значимость имеет взаимосвязь, обнаруженная между константами G и h.

2. Получено аналитическое соотношение для вычисления гравитационной константы Ньютона с использованием фундаментальных констант электромагнетизма. Полученное расчетом значение гравитационной постоянной G по точности превышает на несколько порядков точность известного экспериментального значения.

3. Открыта группа констант, состоящая из пяти абсолютно независимых фундаментальных констант hu, lu, tu, α, π , которым определен особый статус универсальных суперконстант. Этих пяти универсальных суперконстант достаточно, чтобы представить с их помощью законы физики и космологии и выразить посредством этих констант фундаментальные физические константы и астрофизические константы.

4. Получены новые формулы для планковских констант массы, длины и времени.

5. Значения констант, полученные расчетом, вместо 4 - 5 цифр содержат 9 - 10 цифр.

Литература

  1. Манин Ю.И. Математика и физика. М., "Знание", 1979.
  2. 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 Physics, Vol 72, No. 2, 2000.
  3. Дирак П.А.М. Пути физики. М., "Энергоиздат", 1983.
  4. М.Планк. Избранные труды. М. Наука, 1975.
Дата публикации: 13 ноября 2001
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.