9721-1 (Новые фундаментальные физические константы), страница 2

F = m·b.

Этот закон отражает связь силы с дефектом массы.

Исследования констант вакуума привели к выводу, что для динамических объектов вакуума можно определить константу магнитного момента. Такой магнитный момент был найден в [6]. Он получил название фундаментальный магнетон вакуума. Приводим соотношение для фундаментального магнетона вакуума:

μ_u = l_u (h_uc)^1/2/2π.

Значение этой константы равно:

μ_u = 2,15418485(11)·10^–26 Дж/Тл.

Фундаментальный магнетон μ_u и магнетон Бора μ_B связаны между собой следующим соотношением:

μ_u = μ_B α/π.

3. Универсальные суперконстанты

В [6, 8...10] получены новые результаты, показывающие, что группа констант вакуума h_u, t_u, l_u совместно с числами π и α, обладает уникальной особенностью. Эта особенность состоит в том, что используемые в физике фундаментальные константы представляют собой различные комбинации перечисленных констант. Таким образом, названные константы вакуума имеют первичный статус и могут выполнять роль онтологического базиса физических констант. Константы, входящие в h_u-t_u-l_u-π-α-базис, названы универсальными суперконстантами [6, 8, 13, 15].

Их значения следующие:

фундаментальный квант действия h_u = 7,69558071(63)·10^–37 Дж·с;

фундаментальный квант длины l_u = 2,817940285(31)·10^–15 м;

фундаментальный квант времени t_u = 0,939963701(11)·10^–23с;

постоянная тонкой структуры α = 7,297352533(27)·10^–3;

число π = 3,141592653589...

Константы этой группы позволили выявить совершенно неожиданную всеобщую взаимозависимость и глубокую взаимную связь всех фундаментальных физических констант. Ниже, в качестве примера, показано как некоторые фундаментальные постоянные связаны с универсальными суперконстантами. Для основных констант эти функциональные зависимости оказались следующими:

элементарный заряд: e = f (h_u, l_u, t_u);

масса электрона: m_e = f (h_u, l_u, t_u);

постоянная Ридберга: R_∞ = f (l_u, α, π);

гравитационная постоянная: G = f (h_u, l_u, t_u, α, π);

отношение масс протона-электрона: m_p/m_e = f (α, π);

постоянная Хаббла: H = f (t_u, α, π);

планковская масса: m_pl = f (h_u, l_u, t_u, α, π);

планковская длина: l_pl = f (l_u, α, π);

планковское время: t_pl = f (t_u, α, π);

квант магнитного потока: Ф₀ = f (h_u, l_u, t_u, α, π);

магнетон Бора: μ_B = f (h_u, l_u, t_u, α,).

Как видим, между физическими константами существует глобальная связь на фундаментальном уровне. Из приведенных зависимостей видно, что наименее сложными являются константы h, c, R_∞, m_p/m_e. Это указывает на то, что эти постоянные наиболее близки к первичным константам, однако сами таковыми не являются. Как видим, константы, которые традиционно носят статус фундаментальных констант, не являются первичными и независимыми постоянными. К первичным и независимым можно отнести только суперконстанты вакуума. Подтверждением этому явилось то, что использование суперконстантного базиса позволило получить все основные фундаментальные физические константы расчетным путем [5...15]. То, что известные сегодня фундаментальные физические константы не имеют статуса первичных и независимых постоянных, а на их основе пытались построить физические теории, и явилось причиной многих проблем физики. Фундаментальные теории невозможно построить на вторичных константах.

Размерные суперконстанты h_u, l_u, t_u определяют физические свойства пространства-времени. Суперконстанты π и α определяют геометрические свойства пространства-времени. Таким образом, подтверждается подход А.Пуанкаре, согласно которому утверждается дополнительность физики и геометрии [16]. Согласно этому подходу в реальных экспериментах мы всегда наблюдаем некую «сумму» физики и геометрии [17]. Группа универсальных суперконстант своим составом подтверждает это.

4. Новое значение константы G

Зависимость константы G от первичных суперконстант указывает на то, что эту важнейшую постоянную можно получить посредством математических расчетов. Как известно, сама форма закона всемирного тяготения Ньютона – прямая пропорциональность силы массам и обратная пропорциональность квадрату расстояния, проверена с гораздо большей точностью, чем точность определения гравитационной постоянной G. Поэтому, основное ограничение на точное определение гравитационных сил накладывает константа G. Кроме того, со времен Ньютона остается открытым вопрос о природе гравитации и о сущности самой гравитационной постоянной G. Эта константа определена экспериментально. Науке пока неизвестно существует ли аналитическое соотношение для определения гравитационной константы. Науке также не была известна связь между постоянной G и другими фундаментальными физическими константами. В теоретической физике эту важнейшую постоянную пытаются использовать совместно с постоянной Планка и скоростью света для создания квантовой теории гравитации и для разработки единых теорий. Поэтому, вопросы о первичности и независимости константы G, а также необходимость знать ее точное значение, выходят на первый план.

Численное значение G было определено впервые английским физиком Г.Кавендишем в 1798г. на крутильных весах путем измерения силы притяжения между двумя шарами.

Современное значение константы G, рекомендуемое CODATA 1998 [1]:

G = 6,673(10)·10^–11 м³кг^–1с^–2.

Из всех универсальных физических постоянных точность в определении G является самой низкой. Среднеквадратическая погрешность для G на несколько порядков превышает погрешность других констант.

Совершенно неожиданным оказалось то, что G может быть выражена посредством электромагнитных констант. Это становится важным, так как точность констант электромагнетизма намного больше точности постоянной G.

Открытая группа универсальных суперконстант, имеющих первичный статус, и выявленная глобальная связь фундаментальных констант позволили получить математические формулы для вычисления гравитационной постоянной G [6, 9, 10, 15]. Таких формул оказалось несколько. В качестве подтверждения этому, ниже приведены 9 эквивалентных формул:

Из приведенных формул видно, что константа G выражается с помощью других фундаментальных констант очень компактными и красивыми соотношениями. При этом, все формулы для гравитационной константы сохраняют когерентность. В числе физических постоянных, с помощью которых представлена гравитационная константа, находятся такие константы как фундаментальный квант h_u, скорость света c, постоянная тонкой структуры α, постоянная Планка h, число π, фундаментальная метрика пространства-времени (l_u, t_u), элементарная масса m_e, элементарный заряд e, большое число Дирака D₀, энергия покоя электрона E_e, планковские единицы длины l_pl, массы m_pl, времени t_pl, постоянная Хаббла H, константа Ридберга R_∞. Это указывает на единую сущность электромагнетизма и гравитации и на наличие фундаментального единства у всех физических констант. Из приведенных формул видно, что связь между электромагнетизмом и гравитацией действительно существует и проявляется даже на уровне гравитационной константы G.

Теперь, по прошествии 200 лет после первого измерения G, появилась возможность на основе полученных формул вычислить ее точное значение, используя константы электромагнетизма. Поскольку точность в определении констант электромагнетизма высокая, то точность гравитационной постоянной можно приблизить к точности электромагнитных констант. Все приведенные выше формулы дают новое значение G, которое по точности почти на пять порядков (!) выше известного на сегодня значения. Новое значение G вместо четырех цифр содержит 9 цифр [6, 9, 10, 15]:

G = 6,67286742(94)·10^–11 м³кг^–1с^–2.

С помощью универсальных суперконстант удалось получить новые формулы для планковских констант [6, 8, 9, 15]:

На основе этих формул получены новые значения планковских констант:

m_pl = 2,17666772(25)·10^–8 кг.

l_pl = 1,616081388(51)·10^–35 м.

t_pl = 5,39066726(17)·10^–44 с.

Эти новые значения планковских констант по точности почти на пять порядков точнее известных на сегодня значений [1].

Универсальные суперконстанты позволили получить новое точное значение параметра Хаббла:

H = 53,98561(87) (км/с)/Мпс.

5. Фундаментальная константа силы

Особенности констант физического вакуума привели к выводу, что силы взаимодействия также должны выражаться через константы вакуума. Покажем это. Из закона Кулона для взаимодействующих элементарных зарядов следует:

F = e²/l ².

На основании формулы (8) представим это соотношение следующим образом:

F = h_uc/l ² = h_uν²/c.

Значение h_u/c с учетом формулы (3) будет равно G_u. Исходя из этого, получим соотношение для закона универсального взаимодействия [5...15]:

F = G_u·ν².

Для предельного значения метрики из закона универсального взаимодействия получим следующее соотношение для константы силы:

F_u = h_u/l_ut_u.

Эта новая физическая константа названа фундаментальной константой силы. Ее значение равно:

F_u = 29,0535047(31) Н.

Она является универсальной константой силы для всех известных на сегодня видов взаимодействий. Как показано в [6, 9, 10, 13], эта константа присутствует не только в законе Кулона, но и в законах Ньютона, в законе Галилея, в законе Ампера и в законе всемирного тяготения.

6. Универсальная формула силы

Поиск единого взаимодействия, сводящего воедино четыре фундаментальных взаимодействия, – одна из сложнейших нерешенных задач физики. Современные попытки объединения сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного взаимодействий основаны на поиске условий, при которых константы взаимодействий совпадают по своим величинам. Считается, если существует такая единая константа, то объединение взаимодействий возможно. Однако такой подход пока не привел к обнадеживающим результатам. Не раскрыта взаимосвязь четырех фундаментальных взаимодействий, не ясны истоки их появления.

Я считаю, что решение проблемы единого взаимодействия нужно искать на другом направлении.

Вместо поиска условий, при которых константы взаимодействий могут совпадать, целесообразно исследовать генезис фундаментальных взаимодействий и вести поиск новой константы единого взаимодействия. Есть все основания полагать, что такая константа существует. Единство фундаментальных физических констант указывает на существование единства у электромагнитных и гравитационных сил. В частности, к решению этой проблемы может подтолкнуть выяснение следующего вопроса. Почему так схожи по своему виду формулы законов Кулона и всемирного тяготения Ньютона? Столь разные взаимодействия оказались такими похожими в математическом представлении формулы силы. В одном – заряды, в другом – массы, но формулы одинаковы. Что скрывается за этим поразительным сходством? Есть несколько путей решения этой проблемы. Первый путь состоит в том, чтобы выяснить какая существует связь между массой и зарядом. Практически это означает, что необходимо вести поиск ответа на вопрос: существует ли электромагнитная масса и что это такое? Второй путь состоит в выяснении сущности гравитационной константы G. Возможно, что и в ней скрыта связь между электричеством и гравитацией. Третий путь основан на предположении о том, что и закон Кулона, и закон Ньютона являются фрагментами какого-то универсального фундаментального закона силы. Если это сходство не случайно, то должен существовать единый закон силы, который лишь проявляется для электричества как закон Кулона, а для гравитации – как закон Ньютона. Как показано в [6, 9, 10, 15] единый закон силы действительно существует. Закон Кулона и законы Ньютона действительно являются его частными проявлениями. Используя универсальные суперконстанты, у нас представилась возможность не просто выявить сходство в форме записи у этих законов, а установить их связь на фундаментальном уровне. На основе суперконстант удалось получить новую формулу силы, которая названа универсальной формулой силы [6, 10, 15]. Она имеет следующий вид:

F = (h_u/l_u·t_u)·(N₁·N₂/N₃²).

В универсальную формулу силы входят суперконстанты h_u, l_u, t_u и безразмерные коэффициенты N₁, N₂, N₃. Коэффициенты N₁ и N₂ единым образом представляют или отношения взаимодействующих масс к элементарной массе, или отношение зарядов к элементарным зарядам, или отношение токов к элементарному току. Коэффициент N₃ представляет собой отношение длины к фундаментальному кванту длины. Универсальная формула силы превращается в формулу F=ma при N₁ = m/m_e, N₂ = 1/l_u, N₃ = 1/l_u: