現有理論中哪些物理常數是公認不變的?
非物理專業,比較好奇哪些物理常數是不隨時間、空間變化的。google了萬有引力常數和光速這兩個最可能不變的常數,結果好像也有支持其可變的理論假說。如此一來,宇宙的「一」到底在哪兒呢?請物理專業人士能幫助解惑。
變化的部分都被定義為量子(場)算符了,剩下的肯定就是不變的了。
都是愚蠢的人類定義出來的,那麼在意它們變與不變有何意義?
謝邀
並不存在。
題主你提的這個問題很好,但卻很危險。之所以說他危險,是因為你作為一個非物理專業的人去思考他,很容易把你拉入一種思維的危險區。
這第一個危險便是你可能會變成民科,就是網路上那些大大小小的民間科學家,永動機是他們發明的,相對論是他們推翻的,量子力學是牛頓力學的一部分等等。
而且不僅僅是包括您在內沒有接受專業物理訓練的人會這樣,就連歷史上著名的物理學家也會被物理常數這個東西變成民科。
當初曾經測量出了一個常數叫精細結構常數,其表示光速與電子運動速度的比值,無量綱。由於當時的實驗條件所限,當時這個數測出來的倒數正好等於137。
你沒看錯,居然是個整數。
當時整個物理學界都沸騰了~大家都覺得發現了物理與數學之間最緊密的聯繫,企圖通過精細結構常數推出整個宇宙的進程來。一篇一篇關於137的荒謬的物理學論文在期刊上發表。
比如泡利,就非常執著於這個,天天蹲在家裡算這個137,結果累病了...
到了醫院後泡利已經很絕望了,快要放棄了,結果給泡利分的病房號是137...
泡利覺得這簡直是上帝在召喚他改變物理學界,於是住院期間繼續算,他助手來看他,他第一句話就是:「嘿,你注意到我病房的門牌號了嗎?」
我想他助手當時的表情一定是
但是泡利還不是最扯淡的,最扯淡的是這位:
著名英國天文學家,物理學家,數學家愛丁頓。他深受畢達哥拉斯學派的影響,認為137與相對論一定有關係,並且對四維空間大膽假設,得出了以下算式:
我當時看見這個滿滿民科氣味的式子差點沒笑翻過去,而他的學生也發現了他的逗比性,給他起了個外號叫愛丁萬(Adding one),來嘲諷他胡亂湊數字。
經評論區朋友 @李懿峰 修正,愛丁萬外號的來源應該是這樣的:
答主關於愛丁頓的部分不太準確,補充一下。當初精細結構常數的測量結果是約為 1/136,愛丁頓非常堅定的聲稱:這個常數是完美的!一定是整整 1/136!一點不差!之後,改進的實驗表明,精細結構常數約等於 1/137,於是愛丁頓立刻改口:之前的結果不準確,不過精細結構嘗試依然是完美的!一定是 1/137 整!自此,他的學生就給他起了個別號「愛丁萬」(Adding One)。
所以如果不是物理專業的人,從自己的角度分析物理常數,對物理常數進行解釋的話,必然陷入一種可笑的民科的境地,因為就算專業的,也被拉下水了。
這第二個危險,便是你把物理學當成本體論,當成形而上學。
物理是依託於實驗的自然科學,無論如何都不可能繼哲學和數學之後成為一門新的形而上學。
物理並不能依託形式邏輯來進行確鑿的推演,因為一切物理顯像都是我們後天經驗到的,自此他就已經不可能作為純粹科學存在了。
但是數學不一樣啊,我們將兩個東西擺在了一起得出了1+1=2,以同樣的方式得出了5+7=12,也許我們永遠也沒有機會將1*10^19個東西和1*10^20個東西擺在一起,並且數一遍,來知道
1*10^19+1*10^20=1.1*10^20
我們永遠沒有驗證每一個的機會,但是我們先天地知道,這兩個數加在一起就得這個數,哪怕世界上都沒有這麼多「東西」,哪怕宇宙毀滅了,人類滅亡了,「東西」已經不復存在了,1+1還是等於2,5+7還是等於12,這些並不隨環境的變化而變化,所以純粹數學是形而上學。
但是物理不是,也許你把兩個東西加在一起符合數學規則,但是加到一定大小之後,他可能duang的一下就變了啊,所以說如果你想找到宇宙的一,應當去哲學中搜尋,而不該想著把物理學拖入本體論的境地中,因為物理學是實驗科學,是自然科學,一切脫離了實驗的物理都是他媽的哲學。
關於上面幾個回答在下有不同的意見。
Ghc體系是普朗克在1912年搞得,excited!
他試圖用這三個常量構造自然界中空間、時間和質量的基本值,並且推出了質量的基本物理意義——核力場中的場量子,引斥子的質量。但是後面的他也編不出來了。
狄拉克說普朗克你這不對,萬有引力常數是與時間成反比的,怎麼能來衡量世界呢?
於是他1937年在《自然》雜誌發表了一篇文章,給出了三個無量綱的組合常數,即大數假設,並且推出了許多誘人的假設,於是轟轟烈烈地做實驗去了,結果...不資瓷...
悲劇....
而後來,物理學界也發現了光子的物理常數隨引力常數的變化而變化
天體引力能
所以等效質量為
所以有
因為
所以
我們就可以發現有關光子的常量是會隨著引力常數的改變而改變的。
而且我還沒有在量子化條件下探討光子裂變,談了那個引出了假象紅移就更亂套了。
所以說儘管題主提出的問題很好,但是不建議題主進行較深的思考,因為我們可以看到,題主你在問的這個問題上就已經很有失偏頗了。因為你企圖尋找物理學中,宇宙學中的「一」,將物理學拉入危險的境地。
現在弦/M理論走的就是一條解釋物理常數的進路,他定義弦模型為第一性原理,以此來建構物理學統一理論,這倒是很像題主你找的宇宙一,但是我們也可以看到現在的弦論研究有過於追求理論美妙的傾向,反而有脫離實驗的危險,而這又回到我說的那句話:物理學脫離實驗,那就不是在做物理,而是在做哲學。
而且弦理論走的也十分坎坷,一步一個坑
1984年超弦理論出來後,大家一紛紛熱情高漲,解決了弦理論25維,快子,強子等一系列重大歷史遺留問題,人民群眾紛紛拍手稱快,物理學界洋溢著歡快的氣息。
但是很快,人們發現在10維空間中。超弦存在著5個相對獨立且和諧的理論,然後物理學家們小心翼翼地將其用卡丘空間處理了額外的6維之後,結果duang地一下炸出數百個常數,超弦理論血崩...
後來1995年又有人提出11維的M理論,把這5個獨立理論歸併到了一起,使其等價,但是直至今日我們也沒看到他們能對此建立起任何合適的物理學方程,實驗上更是給不出任何可觀測的預言,從一根筋變成了兩頭堵。
所以題主你可以發現,物理學恆定不變的常數並不存在,儘管有那也是弦論下的那上千個常數,肯定不能符合人類的需要。
所以我的答案就是,目前物理學界,並沒有發現恆定不變的物理常數。
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@竇聞 老師有什麼疑問歡迎在一會的空間資料庫課上跟我面談。
當然你非得找常數的話也可以,你可以去民科吧看看,有個叫三江方士的人自己弄了個三江常數,還煞有介事地推導了一番,我當時躺在床上一邊看一邊笑。
常見的就不說了,物理學中的不變常數非常多,比如普朗克常量,電子,質子的質量與電量,真空介電常數,宇宙精細常數等等
「我們錯了」
宇宙空調常數
T(空調)=299.15K
公認一年四季空調最使人舒服的溫度。
有很多啊。
一、將公認本質相同的物理量相聯繫的
熱與功的關係——熱功當量:1 cal = 4.184 J. (熱化學卡路里的定義值)
二、已作為定義值的
長度和時間的關係——光速:299 792 458 m/s.
三、已作為定義值,但將來可能不再是的
電流和力的關係——真空磁導率:4π × 10^(-7) N/A^2.
溫度單位的定義——水的三相點溫度:273.16 K.
物質的量和質量的關係——碳12的摩爾質量:0.012 kg/mol.
四、將來可能作為定義值的
溫度和能量的關係——玻爾茲曼常量:1.380 65X × 10^(-23) J/K.
能量和時間的關係——普朗克常量:6.626 06X × 10^(-34) J·s.
電量單位的定義——基本電荷:1.602 17X × 10^(-19) C.
物質的量單位的定義——阿伏伽德羅常數:6.022 14X × 10^23 mol^(-1).
上面的常數,如果都作為定義值了,那顯然就「公認不變」了呀。
太多了。
http://en.wikipedia.org/wiki/Physical_constant
這裡我列一些
- 真空中的光速c。介質中光速可以不同。
- 萬有引力常數G。引力還沒研究清楚,暫時是個基本常數。
- 普朗克常數h。
- 電子(或其他微觀粒子)的電荷e,質量m_e等。但質量可能隨參照系變化。
- Boltzman常數k,連結微觀與宏觀的關鍵。
- 真空中的電常數,磁常數。介質中不同。
- ………………
其中,c,G,h,k和電常數、磁常數等,被用於定義自然單位制、普朗克單位制等各物理分支特有的單位制。
被認為最基本的三個應該就是Gch(h上要有個橫)。假說多了去了,靠不靠譜得靠你自己判斷,或者看文章引用次數之類的。網上隨便搜很容易撞到民科的……另外啥叫宇宙的一?
曾經聽電磁學老師講電磁單位制時講過一個有趣的觀點(好像費曼里也有),就是說我們宇宙可以創造一個c=h=1的單位制,如果再找出出一個常數使其也等於一,整個物理量就都可以歸結於無量綱了,這樣物理就變成了數學,不過第三個常數目前看來並不存在
沒有,這都是人自己給出的定義,三次元的生物也就這吊樣了
在歐蘭芭蒂歐的宇宙學著作中~_~
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