物理學中有哪些不講道理的常量?
例如光速c和普朗克常量h
最不講道理的,我想還是精細結構常數這個常數了:
是用來描述原子物理學中原子譜線分裂的一個常數。
其不講道理的特點如下:
- 從量綱上看,其是一個無量綱數常數,在這一點上與自然對數 、圓周率 相似,是無法使用第一性原理導出來的。
- 從數值上看, ,高度接近一個整數的倒數(而且137是質數)。這一點引發了許多著名物理學家的思考,其中就有Pauli、Dirac等,更有些著名物理學家因為這個數變成了「民科」:
測量光在引力場偏折的那位Eddington,寫了篇文章,說從第一性原理出發,純思辨能推出 是136的倒數,後來被人發現當時測出來的數據有誤,而Eddington本人也被戲稱為(Adding-one)。
- 從組成上來看,精細結構常數包含了所有常見的電磁作用、量子力學的常數。電子電荷 ,約化Planck常數 (這意味著我們也能拆分出 圓周率 ),真空介電常數 ,光速 (此兩者又能產生真空磁導率 ),而這些基本就是電動力學、量子力學裡面的所有需要的常數了。而且它們的組合竟然是個無量綱的。同時,利用精細結構常數,可以將氫原子的能級、半徑,電子速率等寫的很簡單。
電子速率: ;
氫原子能級 ;
- 從歷史上看,這個無量綱常數是1916年Sommerfeld在解釋光譜的精細結構時引入的,因此被稱為精細結構常數,又稱Sommerfeld常數。此時量子力學還沒有建立,還處於舊量子論時期,而這個數卻在十幾年後誕生的量子電動力學中大放異彩,成為表徵低能標電磁相互作用的耦合常數。
譬如人類歷史上理論預言與實驗相比精度最高的電子反常磁矩問題,其一圈修正就是:
其中就有精細結構常數 ,量子電動力學的預測值與實驗觀測值在超過10位有效數字時仍然一致,因此電子異常磁矩是物理學史上確認準確性最高的常數。
沒有人知道為什麼這個數字如此神秘,如此接近 ,偉大的Feynman說:
這個數字自五十多年前發現以來一直是個謎。所有優秀的理論物理學家都將這個數貼在牆上,為它大傷腦筋……它是物理學中最大的謎之一,一個該死的謎:一個魔數來到我們身邊,可是沒人能理解它。你也許會說「上帝之手」寫下了這個數字,而我們不知道他是怎樣下的筆。
- 最後,甚至沒有知道,它是不是個真正的「常數」,它有可能是隨著宇宙的發展而含時演化的。
它就是這麼不講道理,和你喜歡的姑娘一樣!
如果你不覺得137這個數很特殊,那精細結構常數就並沒有不講道理。正因為它太講道理了,既不會太大使得微擾論失效,也不會太小而顯得不自然,所以我們才很容易地得到有漂亮的麥克斯韋方程組。某種意義上,電子質量都比精細結構常數更不講道理,因為它來自於電弱破缺,而電弱破缺的能標是它的五十萬倍(意味著五十萬分之一的湯川耦合)。
要論不講道理,還是來談談精細調節和層級問題吧,比如標準模型費米子譜,希格斯質量或宇宙學常數。
————
又想到一個,雖然不知道該說這是物理中的還是數學中的:
196884 = 196883 + 1
來,菲爾茲獎給你,說出你的道理來吧。。
我以為最不講道理的就是光速了。
因為眾所周知,c=1
沒有不講道理的物理量,只有強迫症晚期的數學家
我覺得是個常量就不怎麼講道理
預感回答精細結構常數的會佔大半,怪不得費曼當年用137就能破解大半物理學家設的三位密碼
萬有引力公式與庫侖力公式為什麼這麼相似。
必然是e啊
我在沒學高等數學的時候就發現常數e了
那時候我在算銀行的活期的利率。我當時在想這一秒鐘存,下一秒鐘取,利率無限高啊。
我他媽真是天才。
你知道關於光柵的物競題會涉及到一個為1.22的係數嗎?
精細結構常數?一個神奇的無量綱數,非常接近於1/137
萬有引力常量G
參見狄拉克大數理論
有,這個常量如果不看文獻或不自己做題根本不知道有什麼卵用……
題主提到了普朗克常量,那我們就探討一下另一個常量:約化普朗克常量。
它和普朗克常量有什麼關係呢?
這樣的關係:
?=h/(2π)
沒錯, 那個h上有一個把的就是約化普朗克常量……
為什麼這樣寫呢?
我們知道,海森堡不確定性關係的方程最終形式是這樣的:
ΔxΔp≥h/4π
其中Δx表示位移的變化量,Δp表示動量的變化量,但是一部分人覺得重複寫h/2π太麻煩,於是:
ΔxΔp≥?/2……
這……
好像沒區別呀?!
其實,這只是這個方程獨特性造成的,對於其它方程如E=?ω或p=?k這類方程以及運算時候產生的複雜多項式,這種化簡是非常有幫助的。
最多人知道的物理常量光速C
我們離發展出可控核聚變還有50年
摩擦係數u謬(手機打不出這個符號)
幹嘛邀請我勒,我物理43啊
宇宙三大常量
光速 普朗克常量 引力常量
推薦閱讀:
※希格斯玻色子是什麼?
※有哪些需要很高深數學知識的物理?
※平行空間是否存在?
※被黑洞吸引會有什麼樣的感覺,會被拉成義大利面嗎?
※物理學允許出現無窮大嗎?