Математика Создателя. Тайна числа 137

«Бог – отличный математик!» – заявил однажды британский астроном сэр Джеймс Джинс.

Ученые установили, что вся наша физическая Вселенная организована с использованием изящных математических отношений. А одно число явно выделяется среди всех остальных: 137.03599913.

Постоянная тонкой структуры

Почему? Попробуем объяснить. Когда ученые измеряют любое количество чего-нибудь, они должны указывать используемые единицы. Например, скорость света составляет 186 000 или 300 000 в зависимости от того, выражается ли она в милях в секунду или в километрах в секунду. Точно так же ваш вес может составлять 150 или 68 в зависимости от того, измеряете вы его в фунтах или килограммах. Без знания используемых единиц число не имеет смысла. Если только оно не является чистым числом.

Самый известный пример чистого числа можно получить, объединив три самые фундаментальные величины природы: скорость света, электрический заряд, переносимый одним электроном, и постоянную Планка из квантовой механики. В символах это c, e и h. Составьте их них формулу: hc / 2πe ². Получится число 137.03599913. Если бы c, e и h были измерены учеными где-нибудь на Нибиру с использованием своих единиц измерения, все равно получилось бы 137.03599913. Это любопытное число, следовательно, является универсальной константой природы. И его получилось бы вывести у любого физика. С любой планеты.

Формула hc/ 2πe ² приобрела собственное имя и символ. Сегодня она известна как постоянная тонкой структуры. И обозначается греческой буквой альфа (α). Ее значение – 1/137.03599913. Это фундаментальная физическая постоянная.

Важное значение

Для чего нужна α? Она используется для измерения того, насколько сильно заряженные частицы, такие как электроны, взаимодействуют с электромагнитными полями. Еще она определяет, как быстро возбужденный атом испускает фотон. Если бы ее значение было в два раза больше, атомы распадались бы в два раза быстрее. Постоянная также определяет траекторию движения заряженной частицы через электромагнитное поле.

Альфа также определяет характеристики структуры света, испускаемого атомами. Когда электроны вращаются вокруг атомного ядра, они создают магнитные поля. Они, в свою очередь, взаимодействуют с другими электронами в том же атоме, вызывая тонкие сдвиги в их уровнях энергии. Эти сдвиги проявляются в определенных длинах волн света, излучаемых атомами. Образуется паттерн небольших «расщеплений» (отсутствующих длин волн), известных как тонкая структура. Размер расщепления пропорционален α, поэтому он называется постоянной тонкой структуры. Эта тонкая структура наблюдается, например, в свете Солнца и звезд.

Слабая сила

Альфа также поднимает некоторые глубокие теоретические вопросы. Если сравнивать ее с другой фундаментальной силой, гравитацией, соотношение между ними будет огромным – около 10 ^40.. Такая разница наглядно показывает слабость гравитации по сравнению с электрическими и магнитными силами.

Физики и космологи давно задаются вопросом, откуда взялись эти числа – 1 / 137.03599913 и 10 ⁴⁰ ? Являются ли они произвольными, или вытекают из какой-то более глубокой теории Вселенной?

Ученые уже давно пытаются вывести α из существующих физических теорий. Или придумать математическую формулу, которая даст это значение. Знаменитый астроном Артур Эддингтон разрабатывал теорию, которая естественным образом объяснила бы числа 137, и 10 ⁴⁰. Но его идеи в конечном итоге ни к чему не привели. В 1969 году молодой швейцарский математик Арманд Уайлер отметил, что (9 / 16π ³ ) (π / 5!) ^¼приближается к 1 / 137.036, что соответствует значению α с точностью, известной в то время. Однако его формула не сопровождалась какой-либо заслуживающей доверия теорией. И рассматривалась как простое любопытство.

С тех пор было предпринято еще несколько попыток объяснить значения α-нумерологии. Но ни одна из них не получила поддержки в сообществе физиков.

Постоянная не постоянная

Так почему же ученые так пристально изучают вопрос числа 1 / 137.03599913? Есть ли какая-то причина, почему α должна иметь именно такое значение, чтобы Вселенная функционировала именно так, как сейчас? Предположим, что каким-то волшебным образом мы проснулись завтра, и внезапно поняли, что α приняла значение 1/138. Будет ли это иметь большое значение для нас?

Несколько лет назад появился новый взгляд на озвученный выше вопрос. Джон Уэбб и его коллеги из Университета Нового Южного Уэльса провели исследование тонкой структуры в спектральных линиях чрезвычайно удаленных астрономических объектов. Данные, проанализированные Уэббом, позволили измерить величину α в миллиардах световых лет от нас. И, благодаря конечной скорости света, миллиарды лет назад.

То, что обнаружили исследователи, угрожает перевернуть мир теоретической физики с ног на голову. Выяснилось, что α имеет несколько разные значения в разных частях Вселенной. Это говорит о том, что постоянная тонкой структуры не является константой. А напротив – изменяется в зависимости от космологических расстояний и времен.

Хотя переписывать учебники слишком рано, перспектива того, что одно из критических чистых чисел природы может оказаться переменным, породила значительные противоречия.

Если бы Джеймс Джинс был жив сегодня, он мог бы заключить, что Бог вполне может быть хорошим математиком. Но с причудами.

Итог

Если сосчитать все волоски в бороде Анатолия Вассермана, полученное число разделить на 43657766, умножить на 1563, прибавить 1888722 и вычесть 229585611, то получится число 666. Задумайтесь об этом…😁