Kesin Boyutsuz Fiziksel Sabitin Anlamı

20. Yüzyıl fiziğinin gelişimi, fiziksel bir sabit veya temel parametre oluşturan şeylerin sonuçlarıyla yakından bağlantılıydı. Einstein’ın özel göreliliğinde ilk kez ölümsüzleştirilen değişmez sabit c = ışık hızı. Hız, L uzunluğunun T zamanına bölünmesini ölçtüğü için, c kütle M veya bu miktarların herhangi bir kombinasyonu gibi bir metrik veya boyutsal sabiti temsil eder. Yine de, SI metrik sistemi resmi olarak benimsendiğinde (CGS sisteminin yerini sıkıca değiştirerek), c, saniyede metre cinsinden ifade edilen 299,792,458 kesin tamsayıya eşit tanımlı bir sabit olarak yeni bir anlam kazanmıştı. Bununla birlikte, Wikipedia tarafından açıklandığı gibi (fiziksel sabite göz atın), matematik ve fizikteki saf veya boyutsuz sayı arasındaki fark, ışık hızının ölçülmesi gerektiğidir, çünkü hiçbir teori bunu tahmin edemez; çünkü o zaman bile değerin ampirik olarak doğrulanması gerekirdi. .

Ve bir tamsayı veya henüz NIST tarafından tanımlanmış bir parametre olmasına rağmen, boyutsuz bir temel fiziksel sabit olarak çok daha saf bir sayı, elektromanyetik kuplaj sabiti alfa veya ince yapı (fs-) sayısı a ~ 137.036’nın tersi ile belirgin bir şekilde somutlaştırılmıştır. Temelde eşit olan Plancks sabiti h çarpı c (çarpı vakum geçirgenliğinin 4p katı) e elektrik yükünün karesine bölünür, ancak tüm metrik boyutsal terimler bu oranda iptal edilir. Temel parçacık kütlesi gibi sabitler bile boyutsuz bir ilişki olarak ifade edilebilir, örneğin Planck ölçeği veya başka bir kütle ile, ince yapı benzersiz bir şekilde saf bir sayıdır. Bu, başlangıcından itibaren derin düşünmeye yol açtı ve Strings 2000 konferansında fiziğin karşılaştığı bir numaralı ikilem olarak seçilen şeyle sonuçlandı. David Gross’un ifade ettiği gibi bu Milenyum Sorusu şudur:

Fiziksel evreni karakterize eden tüm (ölçülebilir) boyutsuz parametreler prensipte hesaplanabilir mi, yoksa bazıları yalnızca tarihsel veya kuantum mekanik kaza tarafından belirlenir ve hesaplanamaz.

Bunu bir sabah gazetesinde okuduktan sonra ilk izlenimim, saygın modern otoriteler tarafından böylesi bir ayrımı hak eden numerolojik bir değişmezlik meselesi büyük bir şaşkınlıktı. Zira, birkaç yıldır meslektaşım A.J.Meyers modeli bağlamında ince yapı numarasına takıntılıydım, ancak boyutsuz meseleyi periyodik olarak boşuna düşünerek, pratikte deneysel kararlılığını kabul etmeye başlamıştı. O zamanlar iğrenç soru, benim gönül rahatlığımın katalizörüydü; Meyers ana temel parametresi bağlamında bir cevap verebilecek tek kişi olarak benzersiz bir konumu kabul etmek. Ancak o zaman bile, iddialı içgüdülerim, birkaç yıl önce keşfedilen basit bir prosedürü bir gün mantıklı bir şekilde tekrarlayana kadar iki aylık mantıksız entelektüel duruşa yol açtı. Sadece baktım ve çözüm ve daha fazlası tam bir sezgisel güçle vuruldu.

Çünkü ince yapı oranı, ışığa bağlı olarak elektrik yükünü (e2’nin) etkili bir şekilde nicemler (h-bar ile), aynı anlamda 241 gibi bir tamsayı, kendisiyle 240 veya 242 arasındaki kesirli sürekliliğe kıyasla ayrı ayrı nicelendirilir. Doğrudan 137 tamsayısından bahsetmediğimiz için, sonuç kesinlikle Grosss sorusunu yanıtlıyor. Bunu, fs sayısının tam olarak 137.0359996502301’e eşit olduğu, burada 15’e verildiği, ancak herhangi bir ondalık basamağa göre hesaplanabildiği anlamına gelir.

Karşılaştırma yapıldığında, h ve e’deki deneysel belirsizlik verildiğinde, NIST değerlendirmesi, yukarıda tanımlanan değişmez dizide 965’in ortası (6) civarında yukarı veya aşağı değişir. Buradan, tamamen ve tutarlı bir şekilde, bunun kesin ince yapı numarası olduğu kategorik olarak söylenebilir. Çünkü bu değerlendirme, h-bar veya e’nin herhangi bir ampirik ölçüsünden bağımsız değildir, ne kadar kesin bir şekilde metrik ölçüye ulaşılırsa ulaşılsın, yine de kelimenin tam anlamıyla sonsuz derecede kısadır! Yine de, bu ayrımın farkına varıldığında ve kesinlik, saf tanımlanmış bir sayı ve gerçek sabit olarak kabul edildiğinde, onu ilgili boyutsal sabitlerdeki göreceli kesinliği geliştirmeye yardımcı olabilecek bir araç olarak kullanmak mümkündür – tanımlamada daha acil kullanımlardan bahsetmeye gerek yok. bir dizi diğer temel parametreler arasındaki kesin boyutsuz ilişkiler (denklemlerde) ve bunların kesin değerleri.

Gerçekten de, Id’nin duyularımı yitirdiği ve 5+ yıl boyunca kütlelerin fiziksel ölçeklendirilmesi için ampirik fs-sabitini kullanmayı asla eğlendirmediği utanç verici gerçeğiyle yüzleştikten sonra; büyük ölçüde çeşitli ince yapılandırılmış ilişkileri kullanan altı kuark kütlesinin tümünü türetmek sadece iki hafta sürdü. Birkaç hafta içinde Grosss sorusunu yanıtladıktan sonra ortaya çıkan diğer birkaç önemli temel kütle parçacığı ve teorik çözümün yanı sıra, bu yedi veya daha fazla boyutsuz veya çok kesin kütle sabitidir.

Bu başarıyı, boyutsuz fiziksel sabitlerin tanımı, sayısı ve değerleri ile ilgili yedi yıl sonraki mevcut bilgilerle karşılaştırın. Temel olarak, bir matematik teorisyeni John Baez’den ödünç alınan 26 temel sabiti listeleyen harika Wikipedia gibi çeşitli web sitelerinde ücretsiz ve kolay referans olarak son bulan mevcut NIST veya Parçacık Veri Grupları deneysel değerlerinden bir girdi zinciri bulacaktır. büyük ölçüde belirlenmemiş deneysel değerlerinden bahsetmeden.

Çözülmemiş teorik spekülasyon ve deneysel komplolar, herkesin “gerçekçi” olarak bekleyebileceği bir şey mi? Sanırım bir statüko kişinin iş hedeflerini desteklediği sürece. Ancak, biri bugün harikanın tadını çıkarmak için hala hayattayken, titiz bir veri bütünü ile desteklenen, doğrulanmış bir temel fiziğin eksiksiz bir sistemini önemseyen biri de hoş olmaz mıydı?