6.4.1. Мировые константы

Четырем фундаментальным взаимодействиям соответствуют четыре мировые константы. Подавляющее число физических констант имеет размерности, зависящие от системы единиц от­счета, например, в СИ (Международной системе единиц) заряд электрона е~ = 6 • Ю^-19 Кл, его масса т = 9,1 • Ю^-31 кг. В раз­личных системах отсчета основные единицы имеют различные числовые значения и размерности. Такое положение не устра­ивает науку, так как удобнее иметь безразмерные константы, не связанные с условным выбором исходных единиц и систем от­счета. Кроме того, фундаментальные константы не выводят из физических теорий, а определяют экспериментально. В этом смысле теоретическую физику нельзя считать самодостаточной и законченной для объяснения свойств природы,' пока проблема, связанная с мировыми константами, не будет понята и объясне­на [170].

Анализ размерностей физических констант приводит к пони­манию того, что они играют очень важную роль в построении отдельных физических теорий. Однако если попытаться создать единое теоретическое описание всех физических процессов, т.е., другими словами, сформулировать унифицированную научную картину мира от микро- до макроуровня, то главную, опреде­ляющую роль должны играть безразмерные, т.е. «истинно» миро­вые, константы. Таковы константы основных взаимодействий.

Константа гравитационного взаимодействия: _а = « ю-39.

8 ПС

Константа электромагнитного взаимодействия:

= JL х _L

^ае НЧ 137 • Константа сильного взаимодействия:

а = — ~ 1 he '

где g_s — цветовой заряд, причем g_s^> е ; g² ~ h — ^. (Индекс «s»

от английского слова «strong» — сильный.) Константа слабого взаимодействия:

где g ~ 1,4 • Ю^-62 Дж • м³ — константа Ферми. (Индекс «w» от английского слова «weak» — слабый.) Заметим, что размерную константу гравитационного взаимодействия получил еще сам И. Ньютон: G ~ 6,67 • Ю^-11 м³ • с² • кг^-1; сила гравитационного взаимодействия

г _ _пМт

^F~ ^G~w-

Известно, что этот закон всемирного тяготения недоказуем, так как получен путем обобщения опытных фактов. Причем абсолютная справедливость его не может быть гарантирована до тех пор, пока не станет ясным сам механизм тяготения. Константа электромагнитного взаимодействия отвечает за пре­вращение заряженных частиц в такие же частицы, но при из­менении скорости их движения и появлении дополнительной частицы — фотона. Сильное и слабое взаимодействия проявля­ются в процессах микромира, где возможны взаимопревраще­ния частиц. Поэтому константа сильного взаимодействия a_s количественно определяет взаимодействия барионов. Констан­та слабого взаимодействия a_w связана с интенсивностью пре­вращений элементарных частиц при участии нейтрино и анти­нейтрино.

Кроме «магических» констант, упомянутых в п 1.1.1, отметим гипотезу Дирака о том, что развитие Вселенной сопровождается уменьшением значения гравитационной постоянной во времени.

Он заметил, что отношение — = 10⁴⁰. Такое же число Дирак по-

^ag

лучил для отношения размера нуклона к скорости света. Совпа­дение этих отношений в виде безразмерной величины 10⁴⁰ с уче­том возраста Вселенной 10—20 млрд лет (10¹⁷ с) и позволило ему считать, что если возраст увеличивается, то, чтобы сохранилась эта константа 10⁴⁰, гравитационное взаимодействие уменьшает­ся. Дирак не считал такое совпадение и наличие константы 10⁴⁰ случайным. Оно проявляется и в других вариациях. Например, отношение размера Метагалактики (10²⁸ см) к размеру нуклона (Ю^-12 см) тоже равно Ю⁴⁰. Число тяжелых частиц во Вселенной

N= (Ю⁴⁰)2 = зр = Ю⁸⁰ и др.