Содержание | Ключевые понятия 
  на первую страницу НОВОСТИ | ССЫЛКИ   
Что такое безразмерные мировые постоянные и как определить их величину
10.09.01
  
Содержание


Отрывок из главы II книги "Введение меры информации в аксиоматическую базу механики".

Современная наука выделила в природе четыре взаимодействия, которые относят к фундаментальным: электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое.    

Количественно их характеризуют с помощью безразмерных постоянных, выражения для которых:

Электромагнитное взаимодействие характеризует фундаментальная безразмерная постоянная тонкой структуры a(e) = (e^2/c)/h. Гравитационное взаимодействие характеризует постоянная a(g) = (Gm^2/c)/h. Сильное взаимодействие имеет свою безразмерную константу a(s) = (g(s)^2/c)/h. Наконец, слабое взаимодействие характеризует постоянная  a(w)  =  g(F) (m^2) с /h^3 = (g(F) (mс^2)^2/c^3) /h^3.

В формулах обозначено:  e - заряд электрона,  h - постоянная Планка,  c - скорость света, G - гравитационная постоянная,  m - элементарная масса, остающаяся свободным параметром, g(s) - феноменологическая константа, не имеющая однозначного определения,  g(F) = 10^(-49) эрг  см^3  - феноменологическая константа  Ферми.

Величины постоянных, приведенных на рисунке,  в современной науке не имеют путей определения из "первых принципов".  Они известны эмпирически. При этом однозначно определена численная величина только постоянной тонкой структуры. Для остальных произвол их численной величины может составлять порядки. Кстати, не лишнее напомнить, что такие фундаментальные размерные постоянные как  постоянная Планка, заряд электрона, скорость света  численно определены только экспериментально и не имеют выражения из "первых принципов" (хотя они связаны между собой законом Планка для излучения абсолютно черного тела).

Выделю в безразмерных фундаментальных постоянных числитель, который имеет вид отношения характерной энергии для данного вида поля к характерной частоте. Но такое отношение есть адиабатический инвариант системы, имеющий размерность действия. Это можно обобщить на сильное взаимодействие. То есть постоянные  a(e,g,s)  равны отношению единицы энтропии-действия для конкретного уровня иерархии фундаментальных взаимодействий в природе к постоянной Планка.

Действие в классической механике есть мера информации - энтропия. Выражения для безразмерных фундаментальных постоянных показывают, что в природе существует не менее трех иерархических уровней для такой энтропии (в дополнение к уровням, заданным постоянной Планка и постоянной Больцмана). Эти уровни связаны с электромагнитным, гравитационным и внутриядерным взаимодействиями. Они имеют свои адиабатические инварианты,  которые подобны постоянной Планка по их роли в природе, но имеют отличную от неё численную величину. Они показаны на рисунке в правой части равенств. Формирует адиабатические инварианты принцип максимума производства энтропии (действия-информации).

В современной физике считается, что величины фундаментальных безразмерных постоянных независимы друг от друга. Однако известно, что любые независимые изменения величины фундаментальных безразмерных постоянных приводят к таким вариантам Вселенной, в которых её развитие останавливается на уровне задолго до существующего сегодня. Например, оказывается невозможным образование атомов с атомными номерами, которые больше одного-двух, и подобное.

Вселенная является единой системой. Её существание есть результат иерархического синтеза информации, который ответственен за всё в природе. Адиабатические постоянные фундаментальных взаимодействий (а с ними численные величины скорости света, гравитационной постоянной, заряда электрона и другие) не могут быть произвольными. Должен существовать закон, определяющий взаимосвязь мировых постоянных. Его можно найти, если рассматривать постоянные Вселенной в их безразмерной форме как переменные, отвечающие фундаментальным степеням свободы Вселенной как единой системы. Конкретно для этого, необходимо вернуться к основополагающему анализу Планком квантования в системах со многими степенями свободы. Тогда существование адиабатических инвариантов позволяет ввести в фазовом пространстве с мерой   h^f  системы функций  g(i),  зависящих только от энергии.  Задавая их значения, кратные  h, можно построить гиперповерхности, разбивающие фазовое пространство системы на элементарные области вероятности. Любая фазовая траектория не может пересекать эти поверхности. Элемент объема в фазовом пространстве есть  dg(1) dg(2) ... dg(i).                                         
Системы, в которых все функции  g(i)  независимы, Планк назвал некогерентными. Объем в фазовом пространстве для них определяется произведением постоянных вида  n(i,j)h,  где  n(i,j)  целые числа. Но если возможны разные по величине "постоянные Планка", то определяющими их для системы со многими степенями свободы будут произведения вида:  h(1) h(2) ... h(k) .                                          

Фундаментальная безразмерная постоянная слабого взаимодействия имеет числитель именно такой структуры с размерностью куба действия.

Поэтому с необходимостью слабое взаимодействие должно быть тем, что накладывает условия связи на три фундаментальных взаимодействия (электромагнитное, гравитационное и сильное). Именно слабое взаимодействие превращает Вселенную в единую систему и детерминирует определяющие её фундаментальные безразмерные (а с ними и размерные) постоянные. Поэтому постоянная слабого взаимодействия должна иметь структуру, отвечающую произведению адиабатических инвариантов электромагнитного, гравитационного и сильного взаимодействий.

Остановки развития Вселенной при мысленном независимом изменении величины мировых фундаментальных безразмерных постоянных подтверждают, что величину мировых постоянных определяет второе начало термодинамики с помощью принципа максимума производства энтропии. Р. Клаузиус выбрал термин энтропия потому, что это слово означает - способность к превращениям. Максимум производства энтропии есть максимум способности к превращениям. Именно поэтому любые мысленные изменения мировых констант, которые не согласованы с этим принципом, приводят к моделям с остановками развития Вселенной на уровнях иерархии гораздо более низких, чем реализуемые сегодня. Именно поэтому во Вселенной закономерно возникли жизнь и разум как высокие иерархические ступени роста энтропии.

  

  

  Веб-дизайн © Kirsoft KSNews™, 2001