Семь экспериментов, которые изменят мир

Было сделано несколько попыток обнаружить изменение постоянной Планка по красному смещению спектров излучения сильно удаленных квазаров и звезд. Суть идеи заключалась в том, что, если бы величина этой фундаментальной константы изменилась, изменение можно было бы обнаружить, сравнивая излучение, возраст которого превышал несколько миллиардов лет, с намного более поздним излучением от сравнительно близко расположенных объектов. Было выявлено небольшое различие, которое привело к громкому заявлению, что величина постоянной Планка ежегодно изменяется примерно на 5/1013 Оппоненты указывают на то, что полученные результаты были предсказуемыми, поскольку все вычисления основывались на изначальном допущении о неизменности этой фундаментальной константы.[265] Нетрудно заметить, что повторяется прежний аргумент. Строго говоря, начальное допущение подразумевало неизменность произведения hc, но, поскольку величина с является константой по определению, отсюда следует и неизменность постоянной Планка h.

ИЗМЕНЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОСТОЯННОЙ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ

Одна из проблем при регистрации изменений величины любой из фундаментальных констант заключается в том, что при обнаружении таких изменений бывает сложно определить, являются ли они следствием непостоянства самой константы или же причина заключается в изменении единиц измерения, с помощью которых определяется величина. Однако некоторые фундаментальные константы не имеют размерности, а выражаются только определенным числом, и поэтому вопрос о возможном изменении единиц измерения не возникает. Одной из таких безразмерных констант является отношение массы протона к массе электрона. Еще одним подобным примером может служить постоянная тонкой структуры. По этой причине некоторые специалисты в метрологии особенно подчеркивают, что «колебания величины физических «констант» следовало бы формулировать с использованием безразмерных постоянных».[266]

Следуя такому мнению, в этом разделе я рассматриваю доказательство изменений величины постоянной тонкой структуры (се), связанной с зарядом электрона, скоростью света в вакууме и постоянной Планка по формуле = e2/2hc0, где 0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства. Эта константа является характеристикой интенсивности электромагнитных взаимодействий и равна приблизительно 1/137, но иногда выражается и обратной величиной. Постоянную тонкой структуры некоторые физики рассматривают как одно из главных космических чисел, которые могут помочь объяснить единую теорию.

В период с 1929 по 1941 гг. величина постоянной тонкой структуры увеличилась приблизительно на 0,2 % — с 7,283 х (10-3) до 7,2976 х (10-3).[267] Это изменение в значительной степени можно отнести на счет возрастания величины заряда электрона и отчасти — уменьшения скорости света в вакууме, о которых шла речь выше. Как и при определении численных значений других фундаментальных констант, имеются расхождения в результатах, полученных разными исследователями, а «лучшие» результаты были собраны и обобщены на основе обзора данных, имевшихся на каждый конкретный момент. Изменение этих согласованных результатов с 1941 по 1973 гг. приводится на ил. 17. Так же как и в случае с другими константами, изменения, как правило, значительно превышают величину допустимой погрешности. Например, увеличение численного значения этой константы за периоде 1951 по 1963 гг. превысило величину допустимой погрешности результатов, полученных в 1951 г. (стандартного отклонения), в 12 раз. Увеличение численного значения постоянной тонкой структуры, определенного в 1973 г., по сравнению с данными, полученными в 1963 г., примерно в пять раз превышало величину допустимой погрешности для данных 1963 г. Все численные значения приводятся в таблице 4.

Ил. 17. Лучшие результаты измерения постоянной тонкой структуры за период с 1941 по 1983 гг.

Таблица 4

ВЕЛИЧИНА ПОСТОЯННОЙ ТОНКОЙ

СТРУКТУРЫ, ИЗМЕРЕННАЯ ЗА ПЕРИОД

С 1951 ПО 1973 гг.