Eddington e Dirac e la possibilità di non mettere in pietra le costanti fondamentali

“Ci sono due tipi di costanti: l’apparente e il reale. Le costanti apparenti risultano semplicemente dall’inserimento di unità casuali, ma possono essere eliminate. Le reali costanti sono i numeri reali Dio deve aver scelto arbitrariamente Quando ha giurato di creare questo mondo. Questa citazione è stata presa da uno dei personaggi che Albert Einstein Ha mandato la sua studentessa ed ex compagna di classe Elsie Rosenthal Schneider, e riflette bene il ruolo delle costanti cosmologiche nelle attuali teorie della fisica.

Nel campo della scienza, una costante fisica è il valore acquisito da una certa quantità di partecipazione a processi fisici che ha una proprietà essenziale: ancora invariato col tempo. Questo valore è espresso in una specifica unità preceduta da un sistema di unità che può variare con il tempo e lo sviluppo della scienza. Attualmente stiamo utilizzando un file Sistema internazionale di unità Sono stati creati nel 1960, ma nel corso della storia la stessa quantità fisica non è sempre stata descritta utilizzando le stesse unità.

La natura misteriosa delle costanti fondamentali ha la sua origine nella nostra incapacità di comprendere appieno i processi fisici in cui sono coinvolte.

Le costanti di cui parleremo in questo articolo, le costanti fondamentali, sono strettamente legate ai fenomeni naturali fondamentali. Gli scienziati sono stati in grado di misurarlo in modo più accurato con lo sviluppo della scienza, ma, paradossalmente, nessuno di loro è stato in grado di spiegarlo Da dove viene il valore? Una costante di base. Non è nemmeno possibile calcolare queste quantità dal valore di altre costanti.

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L’origine della natura ambigua delle costanti fondamentali è dovuta alla nostra incapacità di farlo piena comprensione I processi fisici a cui partecipano. Come ho detto qualche riga sopra, gli scienziati sono stati in grado di misurarlo, e lo fanno con maggiore precisione, ma nessuno sa da dove provengano. Perché hanno quel valore e non altri.

Alcuni costanti fondamentali Le cose che tutti sappiamo sono la velocità della luce nel vuoto, la carica elementare, le costanti gravitazionali e di Planck, ma ci sono altre cose. Molti altri. In questa tabella ne raccogliamo solo alcuni:

continuo

Codice

il valore

solitudine

gravità

NS

667384 (80) 10 gradi

m³kg⁻¹s⁻²

La velocità della luce nel vuoto

NS

299792 458

ms⁻¹

Costante di Planck

NS

6.62606957 (29) 10

carica elementare

NS

1.602176565 (35) 10⁻¹⁹

NS

costante magnetica

µ₀

4con Me · 10⁻⁷

NA⁻²

costante elettrica

?

1/c²

F m

massa dell’elettrone

Metri quadrati

910938291 (40) 10 gradi

kg

massa del protone

Metri quadrati

1,672621777 (74) 10⁻²⁷

kg

La costante di Avogadro

N / A)

602214129 (27) 10²³

Molo

costante di Boltzmann

K

1,3806488 (13) 10⁻²³

JK⁻¹

Eddington e Dirac e il dubbio che incombe sulle costanti cosmiche

L’astrofisico britannico Arthur Stanley Eddington ha dato contributi molto importanti allo sviluppo scientifico durante la prima metà del ventesimo secolo. Uno di questi, forse più noto ai non professionisti, era Esame pilota A partire dal Teoria della relatività generale Che Einstein aveva pubblicato quattro anni prima grazie alle sue osservazioni dell’eclissi solare del 29 maggio 1919.

Durante la sua carriera professionale, Eddington ha giocato per molti club, e uno di questi è profondamente radicato nell’argomento di cui stiamo parlando. Questo scienziato era convinto che una teoria fisica completa dovesse essere in grado di… Spiegare l’origine delle costanti fondamentali. Riteneva che misurarlo e conoscerne il valore non fosse sufficiente e la matematica ci forniva gli strumenti di cui avevamo bisogno per comprenderne l’origine.

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Molti altri fisici del suo tempo condividevano la sua insoddisfazione con la curiosità di rivelare l’origine delle costanti fondamentali, ma la difendevano sapendo che era necessaria una migliore comprensione. processi naturali a cui partecipano. Tuttavia, Eddington decise di utilizzare la matematica per mostrare perché le costanti contenevano questi valori e non altri.

All’inizio, i suoi colleghi, incluso lo stesso Einstein, esaminarono le prove con curiosità e rispetto, ma presto si resero conto che Eddington stava ricorrendo all’elaborazione di strutture matematiche e a ragionamenti poco chiari. in qualche modo tu giocare con i numeri In modo artificiale, così da poter indovinare cosa voleva dimostrare. A poco a poco l’interesse della comunità scientifica per questa parte del suo lavoro è scemato, ma in qualche modo ha portato altri ricercatori a mettere in discussione la vera natura delle costanti fondamentali.

Dirac ha notato nel suo articolo del 1937 che la costante gravitazionale può variare nel tempo.

Il matematico e ingegnere britannico Paul Dirac era uno di loro. Si noti che molte delle costanti fondamentali sono descritte in numeri molto grandi con una certa relazione. C’era una sorta di coesione tra loro, che lo portava a indovinare che doveva esserci… Alcune semplici relazioni matematiche Spiega loro. Una delle tante relazioni che ha scoperto lo ha portato a confrontare le dimensioni dell’universo osservabile, che è incredibilmente grande, e le dimensioni dell’elettrone, che è sorprendentemente piccolo.

Ma la sua conclusione più purificante non fu quella. Le sue analisi lo portarono a pubblicare un articolo nel 1937 sulla già prestigiosa rivista scientifica Nature in cui suggeriva che la costante gravitazionale potesse essere Varia nel tempo. Quello che Dirac stava suggerendo era che le costanti generali potrebbero non essere state le stesse per quasi 14 miliardi di anni dell’universo.

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Il suo approccio suggeriva di guardare le leggi della fisica da una prospettiva diversa, forse unificante. Ha persino lasciato intravedere che la vita era possibile solo in un universo in cui le costanti fondamentali acquistavano valore Cosa hanno nel nostro paese. All’inizio Dirac non fu preso sul serio, ma gradualmente alcuni dei suoi colleghi si resero conto che la sua interpretazione era così elegante da dover essere considerata. Più di otto decenni dopo, il suo lavoro in questo campo continua a ispirare centinaia di scienziati in tutto il pianeta.

foto di copertina | Pixabay

bibliografia | Lezioni di Feynman sulla fisica, Richard Feynman, Matthew Sands e Robert Leighton | costanti cosmiche, Gesù Navarro | Costanti fondamentali in matematica e fisica: sono simboli universali?Shaheen A. Cheyenne

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