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科学家如何解释随着时间变化的常数(如临界雷诺数,万有引力常数)? 精细结构常数是变化的

2021-04-27知识1

物理常数会改变吗? 人类了解32313133353236313431303231363533e4b893e5b19e31333433633337宇宙演化规律的工具是物理学定律,很多物理学基本定律中都存在相应的物理学常数,比如光速、万有引力常数、基本电荷数、普朗克常数等等,有时候我们会好奇,这些常数在我们宇宙的不同地方,或者不同时间线上是相同的吗?比如光速是宇宙的极限速度,人类定义的单位光速为299792458米每秒,我们认为,光速在宇宙中是不变的,基本物理定律在宇宙的各个角落都适用,无论是地球上,还是几十亿光年外的星系中,光速都是299792458米每秒,当然这只是人类科学中的一个假设而已。在物理学中,精细结构常数α是一个极为特殊的常数,它是由基本电荷e,普朗克常数h,光速c,以及真空介电常数ε0构成的一个无量纲数,这意味着无论我们使用人类的度量方式,还是外星文明的度量方式,得到的精细结构常数值都是一样的。α≈1/137.0359997,那么1/α的值近似为137,也称之为上帝之数。精细结构常数在原子能级中非常重要,我们也可以通过原子光谱测量出精细结构常数的值。比如氢原子的核外电子处于基态时,其经典的绕核运动速度就是光速的137分之一,如果精细结构常数的值增大,那么化学元素将变得不稳定,当>;0.1时。

精细结构常数的精细结构常数的数值 既然精细结构常数对电磁相互作用如此重要,自然有物理学家希望通过纯理论的手段计算出这个常数来。大半个世纪以来,这方面的尝试可以说是没有停顿过,有关的论文发表了一篇又一篇。然而到目前为止,还没有哪一位真正取得过成功。正如费因曼所说的:“这个数字自五十多年前发现以来一直是个谜。所有优秀的理论物理学家都将这个数贴在墙上,为它大伤脑筋…它是物理学中最大的谜之一,一个该死的谜:一个魔数来到我们身边,可是没人能理解它。你也许会说‘上帝之手’写下了这个数字,而‘我们不知道他是怎样下的笔’”。英国物理学家爱丁顿(就是那个去非洲观测日全食验证广义相对论的爱丁顿)是最早一位尝试用纯理论方法计算精细结构常数的科学家。他用纯逻辑证明,精细结构常数应当等于1/α=(162-16)/2+16=136这与当时的实验结果相符合。后来,更精确的实验结果出来了,发现精细结构常数更接近于1/137,于是爱丁顿发现他原先的计算中有个小错误,改正了那个错误之后,他又断定一定等于整数137。据说,他的学生知道此事后,便开玩笑给他们的老师起了个绰号叫“爱丁旺”(Adding-One)。爱丁顿的尝试当然是失败的,因为后来的实验数据表明,1/α并不是一个整数。以后。

原子钟怎样看??急急急急 原子钟主要是通过它的震动频率来确定时间的,原子序数越大,精细结构常数的变化对频率的影响也越大。特定原子的震动频率是固定不变的,几百亿年发生的偏差也不会超过一万分。

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