СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теоретическая физика ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ЧИСЛА ’ПИ’ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ПОСТОЯННОЙ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ ’АЛЬФА’.

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ЧИСЛА 'ПИ' И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ПОСТОЯННОЙ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ 'АЛЬФА'.

© Косинов Н. В.

Контакт с автором: kosinov@unitron.com.ua


Аннотация

Число π совместно с постоянной тонкой структуры α позволяют получить важные безразмерные фундаментальные константы, которые иным способом получить не удавалось. Показано, что константы π и α являются константами одного класса. В рамках этого класса констант найден физический эквивалент числа π, в качестве которого выступает число α1 =7,49648184638205•10-3 или его обратное значение α1-1 =133,395907639344. Этой новой константе определен статус второй постоянной тонкой структуры. Геометрическим эквивалентом постоянной тонкой структуры α является число π1= 1,83360822(13), которое совместно с π = 3,14159265358979… дает возможность получить простые числовые множители перед большими числами Дирака.


1. Проблема постоянной тонкой структуры

Постоянная тонкой структуры была введена в физику Зоммерфельдом в 1916 году при создании теории тонкой структуры энергии атома. Первоначально постоянная тонкой структуры (α) была определена как отношение скорости электрона на низшей боровской орбите к скорости света. С развитием квантовой теории стало понятно, что такое упрощенное представление не объясняет ее истинный смысл. До сих пор природа происхождения этой константы не раскрыта. Кроме тонкой структуры энергии атома эта константа проявляется в следующей комбинации фундаментальных физических констант: α = μ0ce2/2h. По поводу того, что константа (α) появляется в соотношении, связывающем постоянную Планка, заряд и скорость света Дирак писал [1]: "неизвестно почему это выражение имеет именно такое, а не иное значение. Физики выдвигали по этому поводу различные идеи, однако общепринятого объяснения до сих пор нет". Аналогичное высказывание о числе (α) принадлежит Фейнману [2]: "с тех пор как оно было открыто... оно было загадкой. Всех искушенных физиков-теоретиков это число ставило в тупик и тем самым вызывало беспокойство. Непосредственно вам хотелось бы знать, откуда эта постоянная связи появилась: связана ли она с числом π или может быть она связана с натуральными логарифмами? Никто не знает". Относительно значения постоянной тонкой структуры авторы Берклеевского курса физики пишут [3]: "мы не располагаем теорией, которая предсказывала бы величину этой постоянной".

Проблема постоянной тонкой структуры является одной из 10 важнейших проблем физики, которые названы “проблемами тысячелетия” [4,5]. В числе этих проблем она сформулирована так: “являются ли все безразмерные параметры, которые характеризуют Вселенную вычисляемыми в принципе или они являются следствием квантово-механической случайности и невычисляемы?”.

По-прежнему остается открытым вопрос: существует ли связь у этой константы с важнейшими геометрическими константами, например с числом π ? Число π, известное еще античным математикам, принадлежит к фундаментальным математическим константам и обладает уникальными особенностями. Несмотря на то, что π является математическим числом, оно входит во многие формулы физики. Это созвучно с утверждениями ученых о связи физики и геометрии. Здесь уместно сослаться на мнение А.Пуанкаре о дополнительности физики и геометрии. Согласно Пуанкаре, на опыте мы всегда наблюдаем некую “сумму” физики и геометрии [10]. Подобная “сумма” физики и геометрии проявляется на примере первичного константного базиса фундаментальных констант (табл.1) в виде самостоятельных групп физических и геометрических констант [7]. В этом пятиконстантном онтологическом базисе – три суперконстанты размерные, а две – безразмерные. Пяти первичных суперконстант достаточно, чтобы на их основе получить расчетным путем множество других констант [6,7,9].

Табл.1.

Кроме постоянной тонкой структуры α в физике существуют и другие безразмерные константы. К числу важных безразмерных констант относятся большие числа порядка 1039 –1044, которые часто встречаются в физических уравнениях. Считая совпадения больших чисел не случайными, П.Дирак сформулировал следующую гипотезу больших чисел [15]: ”В качестве общего принципа можно принять, что все большие числа порядка 1039, 1078 и т.д., встречающиеся в общей физической теории, с точностью до простых числовых множителей равны t, t2 и т.д., где t - время в современную эпоху, выраженное в атомных единицах. Упомянутые простые числовые множители должны определяться теоретически, когда будет создана полная теория космологии и атомизма.” В теоретической физике так и осталась эта таинственная проблема совпадения больших чисел не решенной. Не удалось создать “полную теорию космологии и атомизма”, на что надеялся П.Дирак [15]. Не удалось вывести большие числа математически, как это хотел П.Девис [16]. Не дошло дело и до выяснения истинных значений, упомянутых П.Дираком, “простых числовых множителей” перед большими числами.

2. Вторая постоянная тонкой структуры α1.

В [6,11] сформулирован принцип, согласно которому все безразмерные константы происходят от чисел π и α. Например, комбинация этих констант дает большое число Do [11]:

. Исходя из симметрии формулы, обозначим. Отсюда получим: Обратная ей величина имеет следующее значение: α1-1 = 133,395907639344... Новая константа α1 является физическим эквивалентом числа π. Эта константа появляется в соотношениях совместно с постоянной тонкой структуры α. Назовем эту физическую постоянную второй константой тонкой структуры (Fine-structure constant – 2). С использованием новой физической константы α1 онтологический базис фундаментальных физических констант примет вид (табл.2):

Табл. 2.

Universal physical superconstants

Quantity

Symbol

Value

Unit

1

Fundamental quantum

hu

7,69558071(63) • 10-37

J•s

2

Fundamental length

lu

2,817940285(31) • 10-15

m

3

Fundamental time

tu

0,939963701(11) • 10-23

s

4

Fine-structure constant

α

α-1

7,297352533(27) • 10-3

137,03599976(50)

5

Fine-structure constant - 2

α1

α1-1

7,4964818463820...• 10-3

133,395907639344...

3. Число π1 - геометрическая характеристика искривленного пространства.

Используя постоянную тонкой структуры α, получим новую константу, которая является ее геометрическим эквивалентом: . Число π1 – это геометрическая характеристика искривленного пространства [8]. Это число аналогично числу π - геометрической характеристикой плоского евклидова пространства. Значения эквивалентов констант π и α приведены в таблице 3.

Табл. 3.

Эквиваленты чисел π и α

Число

Физический эквивалент

Геометрический эквивалент

π = 3,141592653589...

α1 =7,4964818463820...• 10-3

α1-1 = 133,395907639344...

-

α =7,297352533(27) • 10-3

α-1 = 137,03599976(50)

-

π1=1,83360822(13)

Возможно, для π1 существуют сходящиеся ряды, аналогичные рядам приводящим к числу π. Нахождение такого ряда позволило бы получить точное значение π1.

Соотношения для чисел π и α и для их физического и геометрического эквивалентов α1 и π1 полностью симметричны:

, , , .

Константы π и α1 характеризуют плоское псевдоевклидово пространство. При этом, π является геометрической характеристикой плоского пространства, а α1 его физической характеристикой. Константы π1 и α характеризуют искривленное пространство. При этом, π1 является геометрической характеристикой искривленного пространства, а α его физической характеристикой. Для этих четырех констант справедливо следующее соотношение:

4. Новые возможности для физической теории.

Две новые константы α1 и π1 совместно с числами α и π открывают новые возможности для физической теории. Так, например, отношение α/α1 дает константу структурогенеза [13]: ks=0,9734369645(30). Она позволяет получить теоретическим расчетом константу mp/me, значение которой до настоящего времени теоретического обоснования не имело. Формула для вычисления значения mp/me следует из фрактала протона [14]:

Константа структурогенеза ks задает значение дефекта масс для частиц, участвующих в структурогенезе вещества [13]. Произведение (π π1)-1/2 дает значение простого множителя перед большим числом, на необходимость поиска которого указывал П.Дирак [15]: . Произведение α-1 на α1-1 в десятой степени дает большое число D0 [15]: . Комбинация констант π, α, π1, α1 в виде произведений (π α1-20) и (π1 α-20) дает значение большого числа Du:

,

.

Произведения четырех констант π, α1-20, π1, α-20 дают значение большого числа Du2:

.

Константы π и π1 совместно с константами mp , me, Du, позволяют получить с большой точностью значение большого числа D, на которое впервые обратил внимание П.Дирак [15]: .

Таким образом, удалось получить математически большое космологическое число, на чем акцентировал внимание П.Девис [16], включая и “простые числовые множители”, на что указывал П.Дирак [15].

В таблице 4 приведены формулы для вычисления значений больших чисел и их значения.

Табл.4.

Большие числа

Обозн.

Формула

Значение

Du

Du = 1043

 

 

D0

D0 = 4,16650385(15) ∙1042

D

D =2,269148924(87) ∙1039

5. Семейство констант, происходящих от чисел π, α, π1, α1.

Ниже приведены значения комбинаций констант, которые встречаются в формулах структурогенеза вещества, в формулах больших чисел, а также в коэффициентах перед большими числами. Значения констант, которые порождены числами π и π1, приведены в таблице 5.

Табл.5.

Комбинации констант

Значения

Обратные значения

π π1

(π π1)1/2

5,760450123

2,400093774

0,173597545

0,416650385

π /π1

(π /π1)1/20

(π /π1)2/20

(π /π1)3/20

(π /π1)4/20

(π /π1)5/20

(π /π1)6/20

(π /π1)7/20

(π /π1)8/20

(π /π1)9/20

(π /π1)10/20

1,713339095

1,027287885

1,055320398

1,084117859

1,113701142

1,144091690

1,175311532

1,207383297

1,240330233

1,274176222

1,308945795

0,583655624

0,973436964

0,947579523

0,922408935

0,897906954

0,874055819

0,850838244

0,828237397

0,806236898

0,784820798

0,763973576

Значения констант, которые порождены числами α и α1, приведены в таблице 6.

Табл.6.

Комбинации констант

Значения

Обратные значения

α20

1,833608223x10-43

0,5453727723x1043

α120

3,141592653589x10-43

0,31830988618x1043

α1

1/α) 2

1/α) 3

1/α) 4

1/α) 5

1/α) 6

1/α) 7

1/α) 8

1/α) 9

1/α) 10

1,027287885

1,055320399

1,084117859

1,113701142

1,144091690

1,175311532

1,207383297

1,240330233

1,274176222

1,308945795

0,973436964

0,947579523

0,922408935

0,897906954

0,874055819

0,850838244

0,828237397

0,806236898

0,784820798

0,763973576

1 α)10

1 α)20

2,400093774x10-43

5,760450123x10-86

4,16650385x1042

1,73597545x1085

Выводы

1. Для числа π открыт физический эквивалент α1 =7,49648184638205•10-3.

2. Для постоянной тонкой структуры α открыт геометрический эквивалент π1= 1,83360822(13).

3. В семействе физических констант вторая постоянная тонкой структуры α1 является характеристикой плоского псевдоевклидова пространства.

4. В семействе математических констант число π1 является геометрической характеристикой искривленного пространства.

5. Группа безразмерных констант α, π, α1, π1 открывают новые возможности в физической теории. В частности, появились возможности получить теоретическим расчетом константу mp/me, получить простые числовые множители перед большими числами Дирака, получить точные значения больших чисел.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Дирак П.А.М. Элементарные частицы. М., "Наука",1965, вып.3.

  2. Carter J. The Other Theory of Physics, Washington, 1994.

  3. Киттель Ч. , Найт У. Рудерман М.: Механика. Берклеевский курс физики." 1, М., "Наука",1975.

  4. George Johnson, 10 Physics Questions to Ponder for a Millennium or Two, New York Times, Aug. 15, 2000, p. D3.

  5. David Gross, Millennium Madness: Physics Problems for the Next Millenium, Strings 2000 conference at University of Michigan, July 10-15, 2000.

  6. Kosinov N. Five Fundamental Constants of Vacuum, lying in the Base of all Physical Laws, Constants and Formulas. “Physical Vacuum and Nature”, N4, 2000, p. 96 - 102.

  7. 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.

  8. Косинов Н.В. Физический вакуум и физика вакуума. "Физический вакуум и природа" №2, 1999, с. 16 - 29.

  9. Косинов Н.В. Физический вакуум и гравитация. "Физический вакуум и природа" №4, 2000, с. 40 - 69.

  10. А.Пуанкаре. Наука и гипотеза//Пуанкаре А. О науке. М.,1983.

  11. Косинов Н.В. Константные базисы физических и космологических теорий. Физический вакуум и природа, N5, 2002, с. 69-104.

  12. WWW.lacim.uqam.ca/piData 

  13. Косинов Н.В. Эманация вещества вакуумом и законы структурогенеза. "Физический вакуум и природа" №1, 1999, с. 82 - 104.

  14. Косинов Н.В. Фракталы во внутренней структуре элементарных частиц. Физический вакуум и природа, №3, 2000, с.101-110.

  15. П.А.М.Дирак. Космологические постоянные. В книге: “Альберт Эйнштейн и теория гравитации”. М.,Мир,1979.

  16. П.Девис. Случайная Вселенная. М.,Мир,1985.

Дата публикации: 25 августа 2003
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.