Постоянных.

По современным представлениям Вселенная возникла в результате «Большого взрыва». Это своеобразный фазовый переход из дофизического состояния, о котором мы не имеем информации, в состояние развивающейся и трансформирующейся во времени Вселенной. Главная черта этого физического процесса – его невоспроизводимость и практическая невозможность экспериментальной проверки, как в целом, так и в отдельных, особенно относящихся к малым временам, этапах развития. Предполагается, что в процессе эволюции Вселенной (мы обсуждали эти вопросы вначале нашего курса) поэтапно рождались различные элементарные частицы, характеристики которых потом не видоизменялись, и различные типы силовых взаимодействий (таких, как сильное, слабое, электромагнитное, гравитационное), чьи характеристики также постоянны во времени.

В соответствие с этими двумя гипотезами считается, что фундаментальные физические постоянные так же не зависят от времени. Под фундаментальными физическими постоянными подразумевают величины, характеризующие свойства физического мира в целом. Например, заряд электрона или величина его спина. Число таких величин довольно значительно (см. ниже), но не слишком велико.

Необходимо отметить, что указанные гипотезы не имеют строгого обоснования. Научный метод исследования Мира существует не очень долго. Возможно, за начало отсчета времени существования этого метода можно принять работы Ньютона. Это бесконечно малое время в масштабе существования Вселенной. У нас еще просто нет достаточных наблюдений. Более того, появились свидетельства, что безразмерная величина взаимодействия зарядов и полей (постоянная тонкой структуры) менялась в процессе эволюции Вселенной. Эти проблемы имеют принципиальное значение для понимания окружающего нас Мира, хотя, по-видимому, они проявятся только на громадных временных интервалах и не повлияют на характер проводимых «сегодня» исследований и измерений.

Какие фундаментальные постоянные выделяют в настоящее время? Различают безразмерные и размерные физические постоянные. Безразмерные постоянные «более фундаментальны», чем размерные, потому что они не зависят от выбора системы единиц. Мы указывали ранее (первая часть курса) фундаментальные планковские постоянные. Это три основные единицы (масса, длина и время), определяемые следующим образом:

планковская масса 2, 17645(16) 10^-8 кг,

планковская длина 1, 61624(12) 10^-35 м,

планковское время 5, 39121(40) 10^-44 с.

Обратим внимание на то, что три приведенные величины пропорциональны корню из постоянной Планка и, значит, имеют существенно квантовый характер (обращаются в нуль при переходе , который соответствует переходу от квантовой механики к классической).

Размерные фундаментальные постоянные содержат другие «более фундаментальные» размерные постоянные:

скорость света в вакууме м/с,

гравитационная постоянная ,

«перечеркнутая» постоянная Планка ,

элементарный заряд ,

постоянная тонкой структуры .

Размерность постоянной тонкой структуры равна единице (безразмерная величина); вместо нее часто используют малый параметр

,

который используется в теории возмущений при описании взаимодействий электрических полей и зарядов.

В круглых скобках указаны значения, отброшенные при округлении; учет этих значений, при современных измерениях, является превышением точности.

Кроме перечисленных фундаментальных постоянных, используются величины, связывающие различные системы единиц. Это электрическая и магнитная постоянные и , атомная единица массы, постоянная Больцмана, число Авогадро, масса протона, масса нейтрона, боровский радиус, а так же ряд величин, характеризующих магнитные свойства частиц. Эти величины известны с большой точностью.