Реферат: Глобальная взаимосвязь фундаментальных физических констант - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Глобальная взаимосвязь фундаментальных физических констант

Банк рефератов / История

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 551 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ГЛОБАЛЬНАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ КОНСТАНТ АННО ТАЦИЯ Сформулирована и исследуется новая фундаментальная проблема физики - проблема фундаментальных физических констант , которая до сих пор не была обозначена в числе важнейших фундаментальных проблем . Выявлена взаимная зависимость между всеми фундаментал ьными константами . Найдены первичные суперконстанты , лежащие в основе фундаментальных физических констант . Суперконстанты позволили вычислить ряд констант с большей точностью , чем это известно из экспериментальных измерений . Найден подход , применение кото р ого позволит определить практически все фундаментальные константы с точностью не хуже чем точность константы ридберга R oo (7,6х 10 -12 ) oo - обозначение бесконечности , здесь и везде . Для этого необходимо с высокой точностью знать значения только двух кон стант . Одна из них – постоянная тонкой структуры яя . Другая константа – одна любая константа из группы : h, e, m e . Таким образом , только две константы ( я и одна константа из группы h, e, m e ) сейчас требуют к себе особого внимания . В дальнейшем только три ко нстанты будут требовать внимания исследователей - R oo , я , и одна константа из группы ( h, e, m e ). Их будет вполне достаточно , чтобы с большой точность знать все другие физические константы . Сформулированы принципы полноты и достаточности суперконстантног о базиса , согласно которым размерные фундаментальные физические константы представляют собой комбинации суперконстант h u , l u , t u , я , я , а безразмерные фундаментальные константы представляют собой комбинации суперконстант я и я . Приведены теоремы , опред еляющие независимость суперконстант и дополнительность размерных и безразмерных суперконстант . 1. НОВАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ПРОБЛЕМА ФИЗИКИ Несмотря на то , что в теоретической физике продолжают развиваться единые теории поля количество нерешенных фундамента льных проблем не уменьшается , а только нарастает. Наиболее важные нерешенные фундаментальные проблемы физики можно найти в недавно опубликованном В.Л.Гинзбургом списке 1999 года [1]. Большое количество нерешенных фундаментальных проблем и неудачные попытк и их решения на традиционных направлениях физических исследований , заставляют искать пути их решения на новых направлениях , которые считались наиболее консервативными и , как правило , не удостаивались должного критического внимания со стороны исследователе й . Такой консервативной областью физики являются фундаментальные физические константы . Я считаю , что как раз в этой области физики в конце 20-го века появилась новая серьезная проблема , которая до сих пор не была обозначена в числе важнейших фундаментальны х физических проблем . Эта проблема естественным образом выросла на основе большого количества накопленных результатов исследований в области физики элементарных частиц . Благодаря этому направлению исследований появилось очень большое количество новых фунд а ментальных физических констант , которые уже выделены в отдельный класс - “атомные и ядерные константы” [2]. Количество атомных и ядерных констант намного превышает количество всех других констант вместе взятых [2]. В настоящее время в физике используется уже сотни физических констант . Список фундаментальных физических констант рекомендованный CODATA 1998 насчитывает около 300 фундаментальных физических констант [2]. В результате поставлена под сомнение сама идея фундаментальности констант , поскольку такое большое их количество не может претендовать на фундаментальность . На рис .1, в виде диаграммы , показано соотношение в количествах констант различных классов. Рис .1. Классы фундаментальных физических констант . 1 – атомные и ядерные константы . 2 – универсальные константы . 3 – электромагнитные константы . 4 – физико-химические константы . 5 – общие атом ные и ядерные константы . Проблему фундаментальных физических констант можно сформулировать следующим образом . Рост количества констант , претендующих на статус фундаментальных , нивелирует саму идею единства физических явлений и необоснованно увеличивает количество новых сущностей . Не могут обладать фундаментальным статусом сотни констант . Фундаментальность может быть присуща только очень малому количеству констант . Таким образом , существует большое противоречие между минимально необходимым количеством фу н даментальных констант и их реальным обилием . Истинно фундаментальные константы необходимо искать среди сотен открытых констант , а если окажется , что их там нет , то нужно искать пути их открытия . Можно предположить , что известные на сегодня константы явля ются составными константами . Тогда возникает вопрос : "из каких новых неприводимых констант они могут состоять и как они связаны между собой ?” . Если такие первичные константы существуют , то только они могли бы претендовать на роль фундаментальных и заменит ь собой существующие константы . 2. ТОЧНОСТЬ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ Рекомендуемые значения фундаментальных физических констант очень сильно отличаются по точности [2]. Так , например , расхождение по точности у гравитационной константы G и константы Рид берга R oo составляет огромную величину - около 10 8 . А параметр Хаббла почти на 12 порядков хуже по точности постоянной Ридберга . На рис .2, на примере наиболее распространенных констант G, m pl , l pl , t pl , H, h, Ф о , e, я B , m e , R K , , я , я C , R oo , представлены ср авнительные диаграммы , отображающие точность , с которой определены значения этих констант . Рисунок носит иллюстративный характер . Наиболее распространенные константы , объединены в группы по принципу близости точности . По оси Z отложены значения логарифм ов относительной погрешности (lg u r ). Наименьшая точность у константы Хаббла (53± 5 (км /c)/Мгпс ). Наибольшую точность имеет константа Ридберга (u r = 7,6x10 -1 2 ). Точность гравитационной константы и планковских констант около 10 -3 – 10 -4 . Точность других констант около 10 -8 – 10 -9 . Рис .2. Сравнительная диаграмма точности фундаментальных конста нт. 3. ВЗАИМОСВЯЗЬ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ КОНСТАНТ На мой взгляд , проблема фундаментальных физических констант является ключевой проблемой теоретической физики . Это связано с тем , что каждая физическая теория оперирует определенной совокупностью фунд аментальных физических констант . Константами , заложенными в основу теории , определяются её возможности . Попытку использовать имеющиеся константы в качестве исходных для получения других фундаментальных физических констант предпринял . М.Планк . Он исходил и з идеи независимости констант G, h, c и получил на их основе новые константы длины , массы , времени , которые получили название планковских единиц . Действительно , многое указывает на то , что трех размерных констант должно быть достаточно для создания единой теории . Ведь неспроста только из трех основных единиц - метра , килограмма и секунды можно получить все производные единицы , имеющие механическую природу . Но до сих пор неясно , могут ли константы G, h , c составить основу будущей непротиворечивой теории ? В [3 - 18] проведены исследования фундаментальных физических констант с акцентом на выявление связи между ними . Ставилась также задача выявить критерии фундаментальности и , тем самым , снизить число претендентов на звание “истинно фундаментальных” констант. В результате удалось выявить неизвестную ранее глобальную связь , существующую между фундаментальными физическими константами . Так , например , гравитационная константа Ньютона оказалась функционально зависимой от других фундаментальных констант : G=f (h , c , e, m e , я B , R oo , я , я ). Удалось найти математические формулы для вычисления гравитационной константы Ньютона G [10]. Ниже приведены эти формулы : G = 2 я c 3 l u 2 / я hD o , G = h u я 2 /4 я t u m pl 2 R oo , G = c 5 t pl 2 я /h u , G = l u 4 10 7 /e 2 t u 2 D o , G = l u 3 / t u 2 m e D o , G = h u я 2 /4 я t u m pl 2 R oo , G = 4 я B 2 я 2 · 10 -7 /l u 2 m e 2 D o . Найденное по этим формулам новое значение константы G, равно : G=6,67286742(94)• 10 -11 m 3 kg -1 s -2 . Взаимосвязанными оказались и другие фундаментальные физические константы . Так , например , магнетон Бора может бы ть выражен посредством следующих констант : я B = f (h , c, e, m e , R oo , G, я ). Квант магнитного потока может быть выражен посредством следующих констант : Ф о =f (h , c, e, m e , я , я ). Планковская масса может быть выражена посредством следующих констант : m pl =f (m e , h, c, G, я , я ). Планковская длина может быть выражена посредством следующих констант : l pl =f (h, c, G, R oo , я , я ). Планковское время может быть выражено посредством следующих констант : t pl = f (h, c, G, R oo , я , я ). Выявленная взаимосвязь констант позв олила найти 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 4. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ СУПЕРКОНСТАНТЫ Исследования проблемы фундаментальных физических констант позволили найти группу пе рвичных констант , из которых происходят современные фундаментальные константы [3,5]. Эти “ истинно фундаментальные ” константы названы универсальными суперконстантами : Это следующие константы [3-5]: 1. Фундаментальный квант действия h u ( h u =7,69558071(63)• 10 - 37 J s). 2. Фундаментальный квант длины l u ( l u =2,817940285(31)• 10 -15 m). 3. Фундаментальный квант времени t u ( t u =0,939963701(11)• 10 -23 s ). 4. Постоянная тонкой структуры я ( я =7,297352533(27)• 10 -3 ) 5. Число я ( я =3,141592653589) Размерные константы h u , l u , t u следуют из классических представлений и являются константами классической теории [3 - 18]. Эти константы определяют физические свойства пространства-времени . Константы я и я определяют геометрические свойства пространства-времени (Рис .3). Фундам ентальные физические константы оказались функционально зависимыми от суперконстант h u , l u , t u , я , я . Ниже , в качестве примера , показано как некоторые фундаментальные константы связаны с универсальными суперконстантами . Общность фундаментальных физических ко нстант состоит в том , что в основе всех констант лежит весьма ограниченное количество первичных констант . Таких первичных констант всего пять [3-5]. Функциональные зависимости у основных фундаментальных физических констант следующие : -элементарный заряд e : e=f(hu , lu , tu ); -масса электрона m e : me=f(hu , lu , tu ); -постоянная Ридберга R oo : R oo = f(lu , я , я ); -гравитационная постоянная G : G = f(hu , lu , tu , я , я ); -отношение масс протона-электрона m p / m e : m p / me=f( я , я ); -постоянная Хаббла H : H=f(tu , я , я ); -планковская м асса mpl : mpl = f(hu , lu , tu , я , я ); -планковская длина lpl : lpl = f(lu , я , я ); планковское время tpl : tpl = f(tu , я , я ); -квант магнитного потока Ф o : Ф o = f(hu , lu , tu , я , я ); -магнетон Бора я B : я B = f(hu , lu , tu , я , ( я ?-у автора пропущена ) ). Из приведенных зависимостей видно , что наименее сложными константами являются h , c , R oo , m p / m e . Это указывает на то , что константы h , c , R oo , m p / m e наиболее близки к первичным константам . Использование суперконстантного базиса позволяет получить все основные фундаментальные физичес кие константы расчетным путем . 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 , m pl , l pl , t pl , H и др. Точность констант G, m pl , l pl , t pl , H удалось “подтянуть” до уровня точности констант h,Ф о ,e, я B ,m e . Подробнее об этом можно прочитать в [3-18]. Рис .3.Универсальные суперконстанты Суперконстанты из группы hu,lu,tu, я , я в различных комбинациях от двух до пяти констант дают возможность получить все известные фундаментальны е физические константы . Такой подход с акцентом на проблемы происхождения с первых шагов своего становления позволил получить из чисто классических соображений важнейшую физическую константу – постоянную Планка [6,17,18]. Особый интерес представляет соотн о шение для гравитационной постоянной Ньютона (G), с помощью которого значение этой константы определено с точностью , на несколько порядков превышающей её экспериментальное значение . Выявленная составная сущность гравитационной постоянной Ньютона заставляет с принципиально иных позиций подходить к преблеме квантовой гравитации [10]. На рис .4 показана диаграмма , отражающая точность констант , полученных расчетом на основе суперконстант h u ,l u ,t u , я , я . Как видим , различие точности между константами стало намного меньше. Выявленная глобальная взаимосвязь между фундаментальными физическими константами позволяет указать путь , который позволит определить практически все фундаментальные константы с предельно высокой точностью . Этот предел уже задает беспрецедентная то чность константы ридберга R oo (7,6х 10 -12 ). Есть возможность приблизить точность других констант к точности постоянной Ридберга . Для этого необходимо с высокой точностью определить только две константы . Одна из них – постоянная тонкой структуры я . Эту конс танту необходимо определить с точностью 10 -12 - 10 -13 . Другая константа – одна любая константа из группы : h, e, m e . Ее необходимо определить с точностью близкой к точности постоянной Ридберга . В этом случае все другие фундаментальные константы можно будет получить Рис .4. Точность констант , полученных на основе суперконстант h u ,l u ,t u , я , я. матема тическим расчетом с большой точностью не хуже , чем точность R ? . Ожидаемую точность иллюстрирует рис .5. Таким образом , только две константы сейчас требуют к себе особого внимания – это постоянная тонкой структуры я и одна константа из группы h, e, m e . В дал ьнейшем только три константы будут требовать внимания исследователей - R oo , я , и одна константа из группы ( h, e, m e ). Их будет вполне достаточно , чтобы с большой точность знать все другие физические константы. 5. ПРИНЦИПЫ СУПЕРКОНСТАНТНОЙ ДОСТАТОЧНОС ТИ Проведенные исследования фундаментальных констант позволили сформулировать два новых физических принципа – принцип (hu,lu,tu, я , я )-достаточности и принцип ( я , я )-достаточности . Они получили название : принципы суперконстантной достаточности . Эти принципы о пределяют самодостаточность суперконстантного базиса для построения физических теорий . Первый принцип суперконстантной достаточности формулируется следующим образом : "Значения размерных фундаментальных физических констант можно получить теоретическим расч етом с использованием группы универсальных суперконстант hu,lu,tu, я , я ". Второй принцип суперконстантной достаточности формулируется следующим образом : "Все безразмерные фундаментальные физические константы можно получить теоретическим расчетом с использова нием двух суперконстант я и я ". Рис . 5. Ожидаемая точность констант. 6. ТЕОРЕМЫ НЕЗАВИСИ МОСТИ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ СУПЕРКОНСТАНТ Приведем следующие теоремы , которые относятся к универсальным суперконстантам. Теорема 1: “Никакой комбинацией размерных универсальных суперконстант нельзя получить безразмерные константы” Теорема 2: “Никакой комбинацие й безразмерных универсальных суперконстант нельзя получить размерные константы” Теорема 3: “Ни одна универсальная суперконстанта не может быть получена комбинацией из других суперконстант” Размерные универсальные суперконстанты отражают физические свойства пространства-времени. Безразмерные универсальные суперконстанты отражают геометрические свойства пространства-времени. Таким образом , подттверждается подход А.Пуанкаре , согласно которому утверждается дополнительность физики и геометрии [ ]. Согласно этому подходу в реальных экспериментах мы всегда наблюдаем некую “сумму” физики и геометрии . Универсальные суперконстанты своим уникальным соотношением геометрических и физических констант подтверждают это . 7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выявленная глобальная взаимосвязь и вз аимозависимость фундаментальных физических констант создают благоприятную почву для решения многих фундаментальных проблем физики. Большие возможности , которые открывает суперконстантный базис , а также первичный , универсальный статус суперконстант , позволя ют выделить суперконстанты в отдельный класс фундаментальных физических констант. По моему мнению , в перечне фундаментальных физических констант целесообразно выделить новый раздел : "Универсальные суперконстанты ": N Quantity Symbol Value 1 Fundamental quantum hu (h-с чертой ) 7.69558071(63)e-37 J s 2 Fundamental time tu 0.939963701(11)e-23 s 3 Fundamental length lu 2.817940285(31)e-15 m 4 Fine-structure constant я 7.297352533(27)e-3 5 Pi я 3.141592653589... По моему мнению , эти пять универсальных суперконстант в будущем смогут заменить собой большой перечень электромагнитных констант , универсальных констант , атомных и ядерных констант и стать основой новых физических теорий вакуума , полей , элементарных частиц и гравитации. ЛИТЕРАТУРА 1. Гинзбур г В.Л . УФН ,N4, т . 169, 1999. 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 Physihs, Vol 72, No. 2, 2000. 3. Косинов Н.В . Физический вакуум и гравитация . Физический вакуум и природа , N4, 2000. 4. Косинов Н .В . Законы унитронной теории физического вакуума и новые фундаментальные физические константы . Физический вакуум и природа , N3, 2000. 5. Kosinov N. Five Fundamental Constants of Vacuum, Lying in the Base of all Physical Laws, Constants and Formulas. Physic al Vacuum and Nature , N4, 2000. 6. Косинов Н . В . Электродинамика физического вакуума . Физический вакуум и природа , N1, 1999. 7. Косинов Н.В . Вакуум-гипотеза и основные теоремы унитронной теории физического вакуума . Физический вакуум и природа , N2, 1999. 8. Косинов Н.В . Эволюция представлений о вакууме в физике . Физический вакуум и природа , N3, 2000.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Только представьте себе, что у мальчика-иудея, которого будут воспитывать два гея, не будет настоящей еврейской мамы!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru