Новые фундаментальные физические константы (стр. 2 из 4)

Из соотношений (2) и (4) следует, что:

R_u = c μ _v, (6)

где: μ _v – магнитная константа вакуума.

Из формулы для фундаментального кванта действия (2) следует новая формула для элементарного заряда e:

(7)

В системе СГСЭ соотношение для элементарного заряда примет вид:

(8)

Соотношения (7) и (8) представлены квадратным корнем. Из них непосредственно следует бинарность зарядов, т.е. то, что заряды имеют два знака. Поскольку заряды определяются только константами, то из этих соотношений следует также и квантованность зарядов.

Рассмотривая динамику невещественных объектов вакуума, легко видеть, что первым фиксированным значением энергии, которая соответствует устойчивому физическому объекту, является энергия электрона или позитрона E_e. Тогда значение частоты, которое соответствует этой величине энергии будет равно:

ν = E_e/h_u = 1,063870869·10²³Гц.

Отсюда следует четвертая физическая константа вакуума – фундаментальный квант времени:

t_u = 0,939963701(11)·10^–23 с.

Используя константу скорости света c, получим пятую константу вакуума – фундаментальный квант длины:

l_u = 2,817940285(31)·10^–15 м.

Отметим, что значение этой константы в точности совпадает с классическим радиусом электрона. Все пять констант вакуума h_u, G_u, R_u, t_u, l_u получены на основе нового подхода к пониманию физической сущности полевых структур. Проведенные исследования этих констант показали, что используемые в современной физике фундаментальные физические константы непосредственно происходят от констант физического вакуума [6...8, 14]. Приведенные выше основные константы вакуума позволяют получить ряд вторичных констант, которые являются производными константами и также относятся к физическому вакууму.

Константы фундаментальной метрики t_u и l_u образуют новую константу b, названную фундаментальным ускорением [5]:

b = l_u/t_u².

Значение этой константы равно:

b = 3,189404629(36)·10³¹ м/с².

Эта константа позволила получить новый закон силы [6, 8, 10, 15]

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.