تبليغاتX
فیزیک نوین - اختر فیزیک - سرنخی برای متحد کردن مکانیک کوانتومی و گرانش

فیزیک نوین - اختر فیزیک

فیزیک... درکی از حیات

فرضیه عدد های برزگ دیراک فرضیه ای درباره ی ثابت های بنیادی فیزیک است . دیراک در سال 1937 دو عدد بدون بعد را با استفاده از ثابت های بنیادی فیزیک ساخت و مشاهده کرد که این دو عدد به طور شگفت آوری باهم مساوی هستند . او از این تساوی ، نتایج مهمی درباره ی برخی از مفاهیم بنیادی فیزیک استنباط کرد .

عدد اول  N1، نسبت بین نیروری گرانشی و نیروی الکتریکی بین الکترون و پروتون در یک اتم است . نیروی گرانشی بین یک الکترون و یک پروتون در هسته برابر است با Fg=  (G.mp.me) / r2     و نیروی الکتریکی بین آنها برابر است  با Fe=  (k.e2) / r2    .

نسبت این دو نیرو می شود 

N1= (k.e2) / (G.mp.me)

 

که در آن k = 9×109   n.m2 / c2  ثابت کولن ،     G = 6.67 × 10 -11  n.m2 / kg2   ثابت گزانش و mpو me  به ترتیب جرم پروتون و الکترون است . مقدار عددی N1  برابر است با

 

N1= (k.e2) / (G.mp.me) ≈ 1040

 

این عدد بدون بعد است و هیچ واحدی ندارد ، یعنی واحدهای ثوابت موجود در این عدد یکدیگر رات خنثی می کنند . در نتیجه مستقل از اینکه واحد های اندازه گیریمان را از کدام دستگاه انتخاب کنیم ، مقدار این عدد همواره برابر همین مقدار است .

عدد دوم N2  ، نسبت بین بزرگ ترین و کوچک ترین طولی است که در جهان وجود دارد . بزرگ طولی که دیراک در نظر گرفت ، شعاع جهان مشاهده پذیر است ؛ یعنی مسافتی که نور از آغاز پیدایش عالم تا کنون طی کرده است . این طول برابر است به L=cT

که در آن C  سرعت نور و برابر با 3×108  متر بر ثانیه  و T عمر جهان و تقریبا برابر 10 میلیارد سال است .

(y = 1017s  1010)  است . دقت کنید که در این محاسبات فقط بزرگی مرتبه ی کمیت ها مورد نطر ماست و بنابراین مقدار دقیق عمر جهان (که بین 11 تا 15 میلیارد سال تخمین زده می شود )  برای ما اهمیت ندارد .

 کوچکترین طولی که دیراک در نظر گرفت ابعاد یک پروتون است . قطر یک پروتون تقریبا برابر است با

L=10-15m  .

بنابراین عدد بون بعد دوم برابر است با :

 

 

N2= cT / L =1040

 

می بینیم که دو عدد N1 و N2 که از راه های کاملا متفاوتی حساب شده بودند ، مقدار یکسانی به دست آوردند .

دیراک با مشاهده ی  تساوی این دو عدد ( که ظاهرا ربطی به هم ندارند ) حدس زد کخ شاید قانون شناخته نشده ای در فیزیک وجود داشته باشد که باعث شود مقدار این دو کمیت با هم مساوی باشند .  اگر این فرض درست باشد تساوی زیر باید همیشه برقرار بماند :

(k.e2) / (G.mp.me) =  cT / L

ولی یکی از کمیت های موجود در این تساوی عمر جهان است که دائما در حال افزایش است . پس می توان به این نتیجه  رسید که اگر این تساوی بخواهد برقرار بماند ، سایر ثابت های فیزیکی باید طوری تغییر کنند که این برابری برهم نخورد . دیراک حدس زد که کمیت متغیر دیگر در این رابطه ثابت گرانش  (G ) است و رابطه ی معکوس با عمر جهان دارد .

برخی از مدل های کیهان شناسی غیر استاندارد از این فرضیه به عنوان فرض اصلی خود استفاده می کنند .

اهمیت این تساوی در آن است که یک پدیده در مقیاس اتمی را (که باید به مکانیک کوانتومی مربوط باشد ) به پدیده ی گرانشی (که به نسبیت عام مربوط است ) ربط می دهد .

این شاید سر نخی باشد برای متحد کردن مکانیک کوانتومی و گرانش و رسیدن به نظریه گرانش کوانتومی .

+ نوشته شده در دوشنبه بیست و هشتم مرداد 1387ساعت 10:52 توسط محمد |


ml>