Küsimus tuleks jagada kaheks osaks, millest esimene on filosoofiline ja teine ​​füüsika. Filosoofiline küsimus lahendatakse mõistmisega, et on olemas "konstandid", mis on just need, mis määravad ühikute süsteemi, ja need on konstantsed sel lihtsal põhjusel, et nad määratlevad meie tavapärased üksused.

Üksust määrav konstandid ei saa filosoofiliselt muutuda. Neid saab määrata ainult füüsikaliste mõõtmiste suhtes, kasutades füüsikalisi aatomeid ja valgust, ning need mõõtmised aitavad meie üksusi fikseerida. Konstandid, mida filosoofiliselt ei saa muuta, on loetletud allpool:

• valguse kiirus c, mis määratleb ajaühikule antud ruumiühiku.
• Plancki konstant, $ \ hbar $, mis määratleb massienergia ühiku pöördaja ajaühiku järgi.
• Newtoni konstant, mis määratleb massienergia ühiku ruumi ühiku (ja koos ülejäänud kahega fikseerib ainulaadse massi-, pikkus- ja ajaühiku, Plancki ühikud)
• Boltzmanni konstand, mis määratleb Kelvini joule mõistega.
• elektromagnetiline konstandid, mis määratlevad laenguühiku

Placki ühikute osas on kõik füüsilised konstandid mõõtmeteta. Need on suurused, mida on filosoofiliselt võimalik muuta (vt seda küsimust: ühikud ja loodus)

Nii et gravitatsioonikonstant ei saa lihtsalt muutuda. Filosoofiliselt on mõttetu öelda, et see tõesti muutub. Mida sa tegelikult ütleksid, on see, et aatomid muutuvad Plancki ühikutega võrreldes.

Siin on mõned konstandid, mida põhimõtteliselt saab muuta:

• elektron Plancki laengutes (selle ruutu nimetatakse peenstruktuuri konstandiks).
• Prootoni mass Plancki massides (see on Plancki skaalal enam-vähem tugeva sidestuse eksponentsiaal)
• Higgsi VEV: see on üks ebaloomulikult väike parameeter Plancki üksustes.
• Kosmoloogiline konsantant: see on teine ​​ebaloomulikult väike parameeter.

Teised mõõtmeteta konstandid on ebapiisavalt oodatud suurusega. Elektroni ja Higgsi sidestus on natuke väike, seega on elektron teiste leptooni- ja kvarkmassidega võrreldes mõnevõrra kerge, kuid 1 osale tuhandest, mitte ühele miljardile, nii et see võib siiski olla kokkusattumus.

Stringiteoorias on kõik need mõõtkonstandid suurused, mis võivad muutuda, need kõik on seotud osakesega, mis esindab nende suuruste kõikumisi. Need osakesed määratakse mikroskoopilise aegruumi geomeetria järgi. Konstandid on konstantsed, mille madala energia dünaamika fikseerib nende väärtuse, nii et väikesed kõikumised naasevad sinna, kust nad algasid, ja nende väärtuse mis tahes muutus nõuab Plancki energia järjekorras olevaid energiaid.

Madalatel energiatel või väljaspool stringiteooriat on osakeste laengute ja masside fikseerimise põhimõte renormiseeritavuse kaalutlused. Nii et elektronlaeng ei erine, on see, et kui see kohati muutub, on see väli ja ükski väli ei saa renormiseeritaval viisil footoni ja elektroni-positroni väljaks paarituda. Need on juba 4. mõõde.

Renormiseeritavuse põhimõte ütleb teile, et ainsad loomulikud konstandid, mida loodate kvantvälja teoorias näha, on 4. dimensiooni interaktsioonide dimensioonideta koefitsiendid, näiteks elektronlaeng või logaritmilise jooksuga määratud makroskoopilised skaalad, nagu prootoni mass. Higgsi VEV on sel põhjusel ebaloomulik, see on peenhäälestatud massiskaala ja see viitab sellele, et Higgsi mehhanismi kohta on jäänud midagi, millest me aru ei saa, mis lahendatakse siis, kui meil on Higgsi kohta eksperimentaalsed andmed boson.

Renormiseeritavuse põhimõte on rakendatav ainult skaleerimisrežiimis, kus kõik energiad on palju madalamad kui Plancki energia. Selles režiimis eeldate ka, et Newtoni konstant on tõeliselt konstantne, mis on Einsteini raskusjõud, või gravitatsiooniliselt interakteeruva ekstra massita skalaarvälja olemasolu, mis on Brans Dicke teooria. Kõik muud parandused on vähem olulised renormaliseerimise seisukohalt ja skaleeruvad madalatel energiatel (ehkki Einsteini gravitatsioon ise ei ole renormiseeritav, on see madala energiaga juhtiv suurim skaalatermin, nii et renormiseeritavuse põhimõte töötab endiselt). Eksperimentaalselt teame, et Brans-Dicke väljad ei saa töötada päikesesüsteemi skaalal.

Ühikute valimise filosoofilise vabaduse tõttu otsustasid Brans ja Dicke oma teooriat väljendada gravitatsioonikonstandina, muutudes koht, kuhu paigutada. See terminoloogia on kahetsusväärne. Nad oleksid võinud selle sama hästi raamistada kui valguse kiirus kohapeal ja neil oleks olnud täpselt sama teooria. Parim on, kui G ja c on mõlemad konstantsed, ja arvestage nende välja uue skalaarväljana, mis varieerub kohati, ilma et see oleks seotud ühikut määravate konstantidega.

Puuduvad tõendid selle kohta, et põhikonstandid on konstantsed. Ma olen tõepoolest näinud väiteid, et stringiteooria võimaldab konstantide muutumist, kuigi olen näinud ka kommentaare (arvan, et Lubos Motl kirjutas sellest juba mõnda aega tagasi), et sellised argumendid on valed.

Neid on palju ja palju põhikonstante mõõtvate väljaannete ja selliste mõõtmiste artiklite ülevaated. Google for "põhikonstantide sait: arxiv.org", et leida piisavalt artikleid, et saaksite mõnda aega lugeda. Praegu pole tõendeid selle kohta, et mõni põhikonstant oleks muutunud. Seal olid mõned kaugete galaktikate vaatlused, mis viitavad sellele, et peene struktuuri konstant võib olla viimase paari miljardi aasta jooksul muutunud, kuid usun, et see pole veel veenev. Värske artikli selle kohta leiate aadressilt http://arxiv.org/abs/1202.4758.

Hiljem: Karsus Ren toob hea välja, et olen ülaltoodust vihjanud varieerumine toimub pigem ajas kui ruumis. Teatud määral on neid kahte võimatu lahutada. Kuna teave "sealt" jõuab "siia" ainult valguse kiirusel, näeme konstantid ainult nii, nagu nad olid minevikus. Siiski täheldame, et universum on suures plaanis isotroopne ja see tähendab, et põhikonstandid ei erine suures plaanis märgatavalt. Päikesesüsteemi skaalal oleks gravitatsioonikonstandi kõikumisi lihtne tuvastada ja seni pole neid leitud.

hiljutine mõõtmine viitab sellele, et elektronide ja prootonide massi suhe pole muutunud vähemalt 7 miljardit aastat.

Kokkuvõte:

See on pigem filosoofiline küsimus. Midagi tegelikult tõestada pole kuidagi võimalik, vt Münchhauseni trilemma. Parim, mida me teaduses teha saame, on sidusus, et teooria sobib vaatlusega. Erinevad "konstandid" teistel planeetidel või musta augu lähedal lihtsalt ei sobi andmetega. Lisaks areneb teadus ja see võib muutuda. Kui ühel päeval ei sobi teooria enam vaatluse alla, töötame välja parema teooria.

Konstantide ühikute kohta:

Mõned ütlevad, et ühikutega konstantide muutmine on mõttetu , kuna füüsilise koguse fikseerimiseks saate lihtsalt ühikud uuesti määratleda. Teatud üksusel võib aga olla mitu definitsiooni, mis pole vähemalt praeguses teoorias omavahel seotud. Näiteks saab massiühiku määratleda fikseerides $ G $ või fikseerides elektroni massi $ m_e $ või $ {} ^ {12} \ text {C} $.

Kui puu kukub metsa, kui kedagi pole kuulata, kas see annab häält?

Kui mõõdate kogust kaks korda ja väärtus on sama, siis mis see väärtus oli teie mõõtmiste vahel?

Nagu teistes vastustes kirjeldatud, on teie küsimus tõesti pigem filosoofia kui füüsika. Sellegipoolest on väga kaalukaid põhjuseid arvata, et universaalsed konstandid on konstantsed. Esmane on see, et teooriad, milles neid eeldatakse pidevatena, annavad täpseid ennustusi reaalse maailma kohta ja pakuvad ühtseid selgitusi täheldatud nähtuste kohta.

Neist esimesele eeldatakse, et valguse kiirus on pidev viib paljude ehmatavate järeldusteni, mida on relatiivsusteooriates suures osas uuritud ja vormistatud. Kui võrrelda neid teoreetilisi raamistikke vaatlusega, siis nende ennustused lähevad täpselt kokku. See on ekstrapoleerimisprotsess.

Teiseks, kui vaatlused on tehtud, võime hüpoteesida, millised sündmused nendeni viisid. Eeldades, et universumi teatud aspektid on konstantsed, annab see loogiliselt sidusa kirjelduse. See on interpoleerimisprotsess.

Muide, kui soovite natuke teada saada, millist tööd nende konstantide mõõtmiseks läheb, peaksite tutvuma uusima CODATA väljaandega.

Cavendishi katses soovime uurida liikumist ainult horisontaalsuunas.

Seda liikumist ei tohiks mõjutada (väike) g, mistõttu peate katses ootama (pikka aega), kuni kogu asi settib, enne kui saate palju kindlaks teha. Kui see on settinud, saab määrata G väärtuse (kindla kindlusega, et g ei sekku).

Eksperimentaalselt määratud tulemusega (nagu Cavendishi omaga) seotud viga ütleb meile, kuidas täpne tulemus on. Minu teada on eksperimentaalselt määratud konstantidel kõigil teatud ebakindlus.

Mida te ilmselt küsite, on see, kui täpsed on esiteks andmed, mitte kui täpsed need on . On põhjust, miks nad eelistavad füüsika tulemuste kirjeldamiseks kasutada sellist keelt nagu hüpotees , teooria ja seadus . Nende põhjus on see, et miski pole 100% kindel.

minu arvates määrab Plancki ühikute sorta mõiste selle, mis "konstandid" võivad sisuliselt erineda nendest, millel pole tähtsust, sest me ei teaks erinevus.

väljenda kõike Plancki ühikutena. siis pole $ c, \ hbar, G, \ epsilon_0, $ ja $ k_B $ isegi olemas, et varieeruda. need kõik on $ 1 $, välja arvatud (kokkuleppest) $ \ epsilon_0 = \ frac {1} {4 \ pi} $. (eelistaksin konventsiooni, kus $ 4 \ pi G = 1 $ ja $ \ epsilon_0 = 1 $).

nüüd on kõigi teiste füüsikaliste konstantide mõõtmine või avaldamine Plancki ühikute arvestuses mõõtmeteta väärtus . see variatsioon tähendab midagi. Ma arvasin, et John Baez suutis põhiliste füüsiliste konstantide komplekti (mille väärtus võiks mõeldavalt muutuda ja see tähendaks midagi) kokku sundida väärtuseni 26 $ G, \ hbar, c $ pole nimekirjas. ma arvan, et piisava füüsika korral saab mis tahes füüsilist konstanti, mis on väljendatud selle Plancki ühikuna, väljendada funktsiooni 26 mõne alamhulga funktsioonina.

FYI, füüsikas ei võta me tegelikult arvesse selliseid küsimusi nagu "mis oleks, kui ...". Selle asemel on väidete tõestamiseks võluvõimalus, kasutades tingimata matemaatilisi mõisteid ja teoreeme, et järeldada, millest teooria räägib. Kuid veenduge, et kuigi teooriad väidavad, et neil on õigus, ei tähenda see, et need peavadki olema, selle asemel võib keegi aja jooksul väita nende teooriate suhtes valena, tõestades piisavalt matemaatiliste teoreemide / tuletistega. Sama juhtub ka konstantidega, nende väärtusi saab muuta või parandada uute uuringutest saadud väärtustega, et parandada näiteks nendest sõltuvate teooriate / konstantide täpsust.