“Mari kita simpulkan beberapa hasil. Buku referensi "Tabel kuantitas fisik" (M.: Atomizdat, 1976) berisi 1005 halaman teks dan jutaan angka; bagaimana menghadapi mereka?

Jumlah ini dibagi menjadi setidaknya empat jenis.

a) Satuan pengukuran alami, atau titik spektrum yang ditandai secara fisik. Ini bukan angka, tapi besaran seperti G, c, h, m e, e (muatan elektron). Ini adalah karakteristik dimensional dari beberapa fenomena yang dapat direproduksi berkali-kali, dengan derajat yang tinggi ketepatan. Ini adalah cerminan dari fakta bahwa alam mereplikasi situasi dasar dalam rangkaian besar. Refleksi pada identitas blok bangunan alam semesta yang serupa kadang-kadang mengarah pada gagasan fisik yang mendalam seperti statistik Bose-Einstein dan Fermi-Dirac. Ide luar biasa Wheeler bahwa semua elektron identik karena mereka adalah bagian sesaat dari garis dunia yang terjerat dalam bola satu elektron, dipimpin Feynman untuk penyederhanaan yang elegan dari teknik perhitungan diagram dalam teori medan kuantum.

b) Konstanta sejati, atau tak berdimensi. Ini adalah rasio beberapa titik yang ditandai pada spektrum kuantitas dengan dimensi yang sama, misalnya rasio massa partikel listrik: kami telah menyebutkan mp / m e . Identifikasi dimensi yang berbeda, dengan mempertimbangkan hukum baru, yaitu pengurangan kelompok dimensi, mengarah pada penyatuan spektrum yang sebelumnya berbeda dan kebutuhan untuk menjelaskan bilangan baru.

Misalnya, dimensi m e , c dan h menghasilkan grup Newton dan karenanya mengarah ke unit atom alami yang sama dari dimensi M, L, T, serta unit Planck. Oleh karena itu, hubungannya dengan satuan Planck memerlukan penjelasan teoretis, tetapi, seperti yang kami katakan, ini tidak mungkin selama tidak ada teori (G, c, h). Namun, dalam teori (m e, c, h) - elektrodinamika kuantum - terdapat kuantitas tak berdimensi, yang nilai elektrodinamika kuantum modern dalam arti kata tertentu berutang keberadaannya. Mari kita tempatkan dua elektron pada jarak h/ m e c (yang disebut panjang gelombang Compton elektron) dan mengukur rasio energi tolakan elektrostatisnya dengan energi m e c 2 yang setara dengan massa diam elektron. Anda mendapatkan angka a \u003d 7,2972 x 10 -3 ≈ 1/137. Ini adalah konstanta struktur halus yang terkenal.

Elektrodinamika kuantum menjelaskan, khususnya, proses di mana jumlah partikel tidak kekal: vakum menciptakan pasangan elektron-positron, mereka musnah. Karena fakta bahwa energi produksi (tidak kurang dari 2m e c 2) ratusan kali lebih besar dari energi interaksi Coulomb karakteristik (karena nilai a), dimungkinkan untuk melakukan skema perhitungan yang efisien di mana koreksi radiatif ini tidak dibuang sepenuhnya, tetapi juga tidak "merusak kehidupan" ahli teori tanpa harapan.

Tidak ada penjelasan teoritis untuk nilai α. Matematikawan memiliki spektra mereka sendiri yang luar biasa: spektra generator-operator linier terkemuka dari grup Lie sederhana dalam representasi yang tidak dapat direduksi, volume domain fundamental, dimensi ruang homologi dan kohomologi, dll. Tapi kembali ke konstanta.

Jenis berikutnya, yang memakan banyak ruang dalam tabel, adalah:

c) Faktor konversi dari satu skala ke skala lainnya, misalnya dari atom ke "manusia". Ini termasuk: nomor yang sudah disebutkan Avogadro N 0 = 6,02 x 10 23 - pada dasarnya satu gram, dinyatakan dalam satuan "massa proton", meskipun definisi tradisionalnya sedikit berbeda, serta hal-hal seperti tahun cahaya dalam kilometer. Yang paling menjijikkan bagi ahli matematika di sini, tentu saja, adalah faktor konversi dari satu unit yang tidak berarti secara fisik ke unit lain yang sama tidak berartinya: dari hasta ke kaki atau dari Réaumur ke Fahrenheit. Secara manusiawi, ini terkadang merupakan angka yang paling penting; seperti yang dikatakan dengan bijak oleh Winnie the Pooh: "Saya tidak tahu berapa liter, meter, dan kilogram yang ada di dalamnya, tetapi harimau, ketika mereka melompat, tampak besar bagi kami."

d) "Spektra difusi". Ini adalah karakteristik material (bukan elemen atau senyawa murni, tetapi nilai teknologi biasa dari baja, aluminium, tembaga), data astronomi (massa Matahari, diameter Galaxy ...) dan banyak lagi yang sejenis. Alam menghasilkan batu, planet, bintang, dan galaksi, tidak memedulikan kesamaannya, tidak seperti elektron, tetapi karakteristiknya tetap berubah hanya dalam batas yang cukup pasti. Penjelasan teoretis tentang "zona yang diizinkan" ini, ketika diketahui, sangat menarik dan instruktif.

Manin Yu.I., Matematika sebagai metafora, M., “Rumah Penerbitan MTsNMO”, 2010, hal. 177-179.

Konstanta interaksi

Bahan dari ensiklopedia Rusia gratis "Tradisi"

Konstanta interaksi(terkadang istilah konstanta kopling) adalah parameter dalam teori medan yang menentukan kekuatan relatif dari setiap interaksi antara partikel atau medan. Dalam teori medan kuantum, konstanta interaksi dikaitkan dengan simpul dalam diagram interaksi yang sesuai. Sebagai konstanta interaksi, parameter tanpa dimensi dan kuantitas terkait yang mencirikan interaksi dan memiliki dimensi digunakan. Contohnya adalah interaksi elektromagnetik tanpa dimensi dan listrik, diukur dalam C.

1 Perbandingan interaksi 1.1 Interaksi gravitasi 1.2 Interaksi lemah 1.3 interaksi elektromagnetik 1.4 Interaksi yang kuat 2 Konstanta dalam teori medan kuantum 3 Konstanta dalam teori lain 3.1 Teori string 3.2 gravitasi yang kuat 3.3 Interaksi di tingkat bintang 4 Tautan 5 Lihat juga 6 literatur 7 Tautan tambahan

Perbandingan interaksi

Jika kita memilih objek yang berpartisipasi dalam keempat interaksi mendasar, maka nilai konstanta interaksi tanpa dimensi dari objek ini, ditemukan dari peraturan umum, akan menunjukkan kekuatan relatif dari interaksi ini. Proton paling sering digunakan sebagai objek pada tingkat partikel elementer. Energi dasar untuk membandingkan interaksi adalah energi elektromagnetik foton, menurut definisi sama dengan:

dimana - , - kecepatan cahaya, - panjang gelombang foton. Pilihan energi foton tidak disengaja, karena dasarnya sains modern terletak representasi gelombang berdasarkan gelombang elektromagnetik. Dengan bantuan mereka, semua pengukuran dasar dilakukan - panjang, waktu, dan termasuk energi.

Interaksi gravitasi

Interaksi lemah

Energi yang terkait dengan interaksi lemah dapat direpresentasikan dalam bentuk berikut:

di mana muatan efektif dari interaksi lemah, adalah massa partikel virtual yang dianggap sebagai pembawa interaksi lemah (boson W- dan Z).

Kuadrat muatan efektif interaksi lemah untuk sebuah proton dinyatakan dalam konstanta Fermi J m 3 dan massa proton:

Pada jarak yang cukup kecil, eksponensial energi interaksi lemah dapat diabaikan. Dalam hal ini, konstanta interaksi lemah tak berdimensi didefinisikan sebagai berikut:

interaksi elektromagnetik

Interaksi elektromagnetik dari dua proton yang tidak bergerak dijelaskan oleh energi elektrostatik:

di mana - , - .

Rasio energi ini terhadap energi foton menentukan konstanta interaksi elektromagnetik, yang dikenal sebagai:

Interaksi yang kuat

Pada tingkat hadron dalam Standard Model fisika partikel, dianggap sebagai interaksi "residual" yang masuk ke dalam hadron. Diasumsikan bahwa gluon, sebagai pembawa interaksi yang kuat, menghasilkan meson virtual di ruang antara hadron. Dalam model pion-nucleon Yukawa, gaya nuklir antar nukleon dijelaskan sebagai hasil pertukaran pion virtual, dan energi interaksi memiliki bentuk sebagai berikut:

di mana muatan efektif dari interaksi pion-nukleon pseudoscalar, adalah massa pion.

Konstanta interaksi kuat tak berdimensi adalah:

Konstanta dalam teori medan kuantum

Efek interaksi dalam teori medan sering didefinisikan menggunakan teori perturbasi, di mana fungsi dalam persamaan diperluas dalam pangkat konstanta interaksi. Biasanya, untuk semua interaksi, kecuali yang kuat, konstanta interaksi jauh lebih kecil daripada satu. Hal ini membuat penerapan teori perturbasi menjadi efisien, karena kontribusi dari suku yang lebih tinggi dari perluasan dengan cepat berkurang dan perhitungannya menjadi tidak diperlukan. Dalam kasus interaksi yang kuat, teori perturbasi menjadi tidak cocok dan diperlukan metode perhitungan lain.

Salah satu prediksi teori medan kuantum adalah apa yang disebut efek "konstanta mengambang", yang menurutnya konstanta interaksi perlahan berubah dengan meningkatnya energi yang ditransfer selama interaksi partikel. Jadi, konstanta interaksi elektromagnetik meningkat, dan konstanta interaksi kuat berkurang dengan meningkatnya energi. Quark dalam kromodinamika kuantum memiliki konstanta interaksi kuatnya sendiri:

di mana muatan warna efektif dari quark yang memancarkan gluon virtual untuk berinteraksi dengan quark lain. Dengan penurunan jarak antar quark, yang dicapai dalam tumbukan partikel dengan energi tinggi, diharapkan terjadi penurunan logaritmik dan melemahnya interaksi kuat (efek kebebasan quark asimtotik). Pada skala energi yang ditransfer dari urutan massa-energi Z-boson (91,19 GeV) ditemukan bahwa Pada skala energi yang sama, konstanta interaksi elektromagnetik meningkat ke nilai di urutan 1/127 bukannya ≈1/137 pada energi rendah. Diasumsikan bahwa pada energi yang lebih tinggi, sekitar 10 18 GeV, nilai konstanta interaksi partikel gravitasi, lemah, elektromagnetik, dan kuat akan mendekati satu sama lain dan bahkan mungkin menjadi kira-kira sama satu sama lain.

Konstanta dalam teori lain

Teori string

Dalam teori string, konstanta interaksi tidak dianggap sebagai konstanta, tetapi bersifat dinamis. Secara khusus, teori yang sama pada energi rendah terlihat seperti string bergerak dalam sepuluh dimensi, dan pada energi tinggi - dalam sebelas. Perubahan jumlah pengukuran disertai dengan perubahan konstanta interaksi.

gravitasi yang kuat

Bersama dengan dan gaya elektromagnetik dianggap sebagai komponen utama dari interaksi yang kuat di . Dalam model ini, alih-alih mempertimbangkan interaksi quark dan gluon, hanya dua bidang fundamental yang diperhitungkan - gravitasi dan elektromagnetik, yang bekerja dalam materi bermuatan dan massa partikel elementer, serta di ruang di antara keduanya. Pada saat yang sama, quark dan gluon dianggap bukan partikel nyata, tetapi quasipartikel, yang mencerminkan sifat kuantum dan simetri yang melekat pada materi hadronik. Pendekatan ini secara drastis mengurangi jumlah parameter bebas yang sebenarnya tidak berdasar, tetapi dipostulatkan, yang tercatat untuk teori fisika, dalam model standar fisika partikel unsur, di mana setidaknya ada 19 parameter seperti itu.

Konsekuensi lainnya adalah bahwa interaksi yang lemah dan kuat tidak dianggap sebagai interaksi medan yang berdiri sendiri. Interaksi yang kuat direduksi menjadi kombinasi gaya gravitasi dan elektromagnetik, di mana efek penundaan interaksi (medan torsi dipol dan orbital dan gaya magnet) memainkan peran penting. Dengan demikian, konstanta interaksi kuat ditentukan dengan analogi dengan konstanta interaksi gravitasi:

Sangat berguna untuk memahami konstanta mana yang fundamental secara umum. Ambil, misalnya, kecepatan cahaya. Fakta bahwa ia terbatas adalah fundamental, bukan maknanya. Dalam artian jarak dan waktu sudah kita tentukan sehingga seperti itu. Di unit lain, itu akan berbeda.

Lalu apa yang mendasar? Rasio tanpa dimensi dan gaya interaksi karakteristik, yang dijelaskan oleh konstanta interaksi tanpa dimensi. Secara kasar, konstanta interaksi mencirikan kemungkinan beberapa proses. Sebagai contoh, konstanta elektromagnetik mencirikan probabilitas sebuah elektron akan berhamburan pada sebuah proton.

Mari kita lihat bagaimana kita dapat membangun kuantitas dimensional secara logis. Anda dapat memasukkan rasio massa proton dan elektron dan konstanta tertentu dari interaksi elektromagnetik. Atom akan muncul di alam semesta kita. Anda dapat mengambil transisi atom tertentu dan mengambil frekuensi cahaya yang dipancarkan dan mengukur semuanya dalam periode osilasi cahaya. Berikut adalah satuan waktu. Cahaya selama ini akan terbang agak jauh, jadi kita mendapatkan satuan jarak. Sebuah foton dengan frekuensi seperti itu memiliki semacam energi, ternyata satu satuan energi. Dan kemudian kekuatan interaksi elektromagnetik sedemikian rupa sehingga ukuran atom begitu banyak di unit baru kita. Kami mengukur jarak sebagai rasio waktu penerbangan cahaya melalui atom dengan periode osilasi. Nilai ini hanya bergantung pada kekuatan interaksi. Jika sekarang kita mendefinisikan kecepatan cahaya sebagai perbandingan ukuran atom dengan periode osilasi, kita mendapatkan angka, tetapi ini bukan fundamental. Detik dan meteran adalah karakteristik skala waktu dan jarak bagi kita. Di dalamnya, kami mengukur kecepatan cahaya, tetapi nilai spesifiknya tidak memiliki arti fisik.

Eksperimen pemikiran, biarlah ada alam semesta lain, di mana meterannya persis dua kali lebih besar dari milik kita, tetapi semua konstanta dan hubungan fundamentalnya sama. Kemudian interaksi akan memakan waktu dua kali lebih lama untuk disebarkan, dan makhluk mirip manusia akan merasakan satu detik dengan setengah kecepatan. Tentu saja mereka tidak merasakannya. Saat mereka mengukur kecepatan cahaya, mereka akan mendapatkan nilai yang sama dengan kita. Karena mereka mengukur dalam meter dan detik karakteristiknya.

Oleh karena itu, fisikawan tidak terlalu mementingkan fakta bahwa kecepatan cahaya adalah 300.000 km/detik. Dan konstanta interaksi elektromagnetik, yang disebut konstanta struktur halus (kira-kira 1/137) dilampirkan.

Selain itu, tentu saja, konstanta interaksi fundamental (elektromagnetisme, interaksi kuat dan lemah, gravitasi) yang terkait dengan proses terkait bergantung pada energi dari proses ini. Interaksi elektromagnetik pada skala energi orde massa elektron adalah satu, dan pada skala orde massa Higgs boson berbeda, lebih tinggi. Kekuatan interaksi elektromagnetik tumbuh dengan energi. Tetapi bagaimana konstanta interaksi berubah dengan energi dapat dihitung dengan mengetahui jenis partikel apa yang kita miliki dan berapa rasio propertinya.

Oleh karena itu, untuk menggambarkan sepenuhnya interaksi fundamental pada tingkat pemahaman kita, cukup mengetahui kumpulan partikel apa yang kita miliki, rasio massa partikel elementer, konstanta interaksi pada satu skala, misalnya, pada skala massa elektron, dan rasio gaya yang dengannya setiap partikel tertentu berinteraksi dengan interaksi ini, dalam kasus elektromagnetik ini sesuai dengan rasio muatan (muatan proton sama dengan muatan elektron, karena gaya interaksi suatu elektron dengan elektron bertepatan dengan gaya interaksi elektron dengan proton, jika dua kali lebih besar, maka gaya akan menjadi dua kali lebih besar , gaya diukur, saya ulangi, dalam probabilitas tanpa dimensi). Pertanyaannya adalah mengapa mereka.

Semuanya tidak jelas di sini. Beberapa ilmuwan percaya bahwa teori yang lebih mendasar akan muncul dari mana ia akan mengikuti bagaimana massa, muatan, dan sebagainya terkait. Yang terakhir, dalam arti tertentu, dijawab oleh teori-teori terpadu yang besar. Beberapa orang percaya bahwa prinsip antropik sedang bekerja. Artinya, jika konstanta fundamental berbeda, kita tidak akan ada di alam semesta seperti itu.

Betapa anehnya dunia jika konstanta fisik bisa berubah! Misalnya, apa yang disebut konstanta struktur halus kira-kira sama dengan 1/137. Jika memiliki nilai yang berbeda, mungkin tidak akan ada perbedaan antara materi dan energi.

Ada hal-hal yang tidak pernah berubah. Para ilmuwan menyebutnya konstanta fisik, atau konstanta dunia. Dipercayai bahwa kecepatan cahaya $c$, konstanta gravitasi $G$, massa elektron $m_e$ dan beberapa kuantitas lainnya selalu dan di mana pun tetap tidak berubah. Mereka membentuk dasar yang menjadi dasar teori fisika dan menentukan struktur alam semesta.

Fisikawan bekerja keras untuk mengukur konstanta dunia dengan akurasi yang semakin tinggi, tetapi belum ada yang bisa menjelaskan dengan cara apa pun mengapa nilainya seperti itu. Dalam sistem SI $c = 299792458$ m/s, $G = 6,673\cdot 10^(–11)N\cdot$m$^2$/kg$^2$, $m_e = 9,10938188\cdot10^( - 31) $ kg - jumlah yang sama sekali tidak berhubungan yang hanya memiliki satu sifat umum: jika mereka berubah setidaknya sedikit, dan keberadaan struktur atom yang kompleks, termasuk organisme hidup, akan menjadi pertanyaan besar. Keinginan untuk membenarkan nilai konstanta menjadi salah satu pendorong berkembangnya teori terpadu yang menggambarkan secara lengkap semua fenomena yang ada. Dengan bantuannya, para ilmuwan berharap untuk menunjukkan bahwa setiap konstanta dunia hanya dapat memiliki satu nilai yang mungkin, karena mekanisme internal yang menentukan kesewenang-wenangan alam yang menipu.

Kandidat terbaik untuk gelar teori terpadu adalah teori-M (varian teori string), yang dapat dianggap konsisten jika Semesta tidak memiliki empat dimensi ruang-waktu, tetapi sebelas. Oleh karena itu, konstanta yang kita amati mungkin tidak benar-benar mendasar. Konstanta sejati ada dalam ruang multidimensi penuh, dan kita hanya melihat "siluet" tiga dimensinya.

IKHTISAR: KONSTAN DUNIA

1. Dalam banyak persamaan fisika, ada besaran yang dianggap konstan di mana-mana - dalam ruang dan waktu.

2. Baru-baru ini, para ilmuwan meragukan keteguhan konstanta dunia. Membandingkan hasil pengamatan quasar dan pengukuran laboratorium, mereka menyimpulkan demikian unsur kimia di masa lalu mereka menyerap cahaya secara berbeda dari yang mereka lakukan hari ini. Perbedaannya dapat dijelaskan dengan perubahan sepersejuta konstanta struktur halus.

3. Konfirmasi dari perubahan sekecil itu pun akan menjadi revolusi nyata dalam sains. Konstanta yang diamati mungkin hanya menjadi "siluet" dari konstanta sejati yang ada dalam ruang-waktu multidimensi.

Sementara itu, fisikawan telah sampai pada kesimpulan bahwa nilai banyak konstanta mungkin merupakan hasil dari peristiwa acak dan interaksi antar partikel elementer pada tahap awal sejarah alam semesta. Teori string memungkinkan adanya sejumlah besar dunia ($10^(500)$) dengan kumpulan hukum dan konstanta yang berbeda-beda ( lihat Landscape of String Theory, In the World of Science, No. 12, 2004.). Sejauh ini, para ilmuwan tidak tahu mengapa kombinasi kami dipilih. Mungkin, sebagai hasil penelitian lebih lanjut, jumlah dunia yang mungkin secara logis akan berkurang menjadi satu, tetapi ada kemungkinan bahwa Alam Semesta kita hanyalah sebagian kecil dari multisemesta, di mana berbagai solusi persamaan teori terpadu diimplementasikan, dan kami mengamati hanya salah satu varian dari hukum alam ( lihat Alam Semesta Paralel, Dalam Dunia Sains, No. 8, 2003).Dalam hal ini, untuk banyak konstanta dunia tidak ada penjelasan, kecuali bahwa mereka merupakan kombinasi langka yang memungkinkan perkembangan kesadaran. Mungkin alam semesta yang kita amati telah menjadi salah satu dari banyak oasis terisolasi yang dikelilingi oleh ruang angkasa tak bernyawa yang tak terbatas - tempat surealis di mana kekuatan alam yang benar-benar asing bagi kita mendominasi, dan partikel seperti elektron dan struktur seperti atom karbon dan molekul DNA tidak mungkin terjadi. Mencoba untuk sampai ke sana akan berakibat fatal.

Teori string juga dikembangkan untuk menjelaskan kesewenang-wenangan konstanta fisik, sehingga persamaan dasarnya hanya berisi beberapa parameter arbitrer. Namun sejauh ini tidak menjelaskan nilai konstanta yang diamati.

Penguasa yang andal

Padahal, penggunaan kata "konstan" tidak sepenuhnya sah. Konstanta kita dapat berubah dalam ruang dan waktu. Jika dimensi spasial ekstra berubah ukurannya, konstanta di dunia tiga dimensi kita akan berubah bersama mereka. Dan jika kita melihat cukup jauh ke luar angkasa, kita bisa melihat area di mana konstanta memiliki nilai yang berbeda. Sejak tahun 1930-an para ilmuwan berspekulasi bahwa konstanta mungkin tidak konstan. Teori string memberikan ide ini masuk akal secara teoretis dan menjadikan pencarian ketidakkekalan menjadi semakin penting.

Masalah pertama adalah bahwa pengaturan laboratorium itu sendiri sensitif terhadap perubahan konstanta. Ukuran semua atom bisa bertambah, tetapi jika penggaris yang digunakan untuk pengukuran juga bertambah panjang, tidak ada yang bisa dikatakan tentang perubahan ukuran atom. Eksperimen biasanya berasumsi bahwa standar pengukuran (penggaris, bobot, jam) tidak berubah, tetapi ini tidak dapat dicapai saat memeriksa konstanta. Peneliti harus memperhatikan konstanta tak berdimensi - hanya bilangan yang tidak bergantung pada sistem satuan, misalnya rasio massa proton dengan massa elektron.

Apakah struktur internal alam semesta berubah?

Yang menarik adalah kuantitas $\alpha = e^2/2\epsilon_0 h c$, yang menggabungkan kecepatan cahaya $c$, muatan listrik elektron $e$, konstanta Planck $h$, dan sebagainya- disebut konstanta dielektrik vakum $\epsilon_0$. Ini disebut konstanta struktur halus. Ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1916 oleh Arnold Sommerfeld, yang merupakan salah satu orang pertama yang mencoba melamar mekanika kuantum ke elektromagnetisme: $\alpha$ menghubungkan karakteristik relativistik (c) dan kuantum (h) dari interaksi elektromagnetik (e) yang melibatkan partikel bermuatan di ruang kosong ($\epsilon_0$). Pengukuran telah menunjukkan bahwa nilai ini adalah 1/137,03599976 (sekitar 1/137).

Jika $\alpha $ memiliki arti yang berbeda, maka seluruh dunia akan berubah. Apakah itu kurang kepadatan padat, yang terdiri dari atom, akan berkurang (sebanding dengan $\alpha^3 $), ikatan molekul akan putus pada suhu yang lebih rendah ($\alpha^2 $), dan jumlah unsur stabil dalam tabel periodik dapat meningkat ($1/ \alfa $). Jika $\alpha $ ternyata terlalu besar, inti atom kecil tidak akan ada, karena gaya nuklir yang mengikat mereka tidak akan mampu mencegah tolakan timbal balik dari proton. Untuk $\alpha >0.1 $ karbon tidak mungkin ada.

Reaksi nuklir di bintang sangat sensitif terhadap $\alpha $. Agar fusi nuklir terjadi, gravitasi bintang harus cukup menciptakan suhu tinggi untuk memaksa inti untuk bergerak lebih dekat meskipun kecenderungan mereka untuk menolak satu sama lain. Jika $\alpha $ lebih besar dari 0,1, maka fusi tidak mungkin (kecuali, tentu saja, parameter lain, seperti rasio massa elektron dan proton, tetap sama). Perubahan $\alpha$ sebesar 4% saja akan mempengaruhi tingkat energi di inti karbon sedemikian rupa sehingga kemunculannya di bintang akan berhenti begitu saja.

Implementasi teknik nuklir

Masalah eksperimental kedua yang lebih serius adalah bahwa pengukuran perubahan konstanta membutuhkan peralatan presisi tinggi, yang harus sangat stabil. Bahkan dengan jam atom, pergeseran konstanta struktur halus hanya dapat dilacak selama beberapa tahun. Jika $\alpha $ berubah lebih dari 4 $\cdot$ $10^(–15)$ dalam tiga tahun, jam yang paling akurat akan dapat mendeteksi ini. Namun, belum ada yang tercatat. Tampaknya, mengapa bukan konfirmasi keteguhan? Tapi tiga tahun untuk luar angkasa itu instan. Perubahan yang lambat namun signifikan dalam sejarah alam semesta mungkin luput dari perhatian.

STRUKTUR HALUS RINGAN DAN PERMANEN

Untungnya, fisikawan telah menemukan cara lain untuk memeriksanya. Di tahun 1970-an ilmuwan dari Komisi Energi Atom Prancis memperhatikan beberapa fitur dalam komposisi isotop bijih dari tambang uranium di Oklo di Gabon ( Afrika Barat): menyerupai limbah dari reaktor nuklir. Rupanya, sekitar 2 miliar tahun yang lalu, sebuah reaktor nuklir alami terbentuk di Oklo ( lihat Reaktor Ilahi, Dalam Dunia Sains, No. 1, 2004).

Pada tahun 1976, Alexander Shlyakhter dari Institut Fisika Nuklir Leningrad mengamati bahwa kinerja reaktor alami sangat bergantung pada energi yang tepat dari keadaan spesifik inti samarium yang menangkap neutron. Dan energi itu sendiri sangat terkait dengan nilai $\alpha $. Jadi, jika tetapan struktur halus sedikit berbeda, tidak akan terjadi reaksi berantai. Tapi itu benar-benar terjadi, yang berarti bahwa selama 2 miliar tahun terakhir konstanta tidak berubah lebih dari 1 $\cdot$ $10^(–8)$. (Fisikawan terus berdebat tentang hasil kuantitatif yang tepat karena ketidakpastian yang tak terelakkan tentang kondisi dalam reaktor alami.)

Pada tahun 1962, P. James E. Peebles dan Robert Dicke dari Universitas Princeton adalah orang pertama yang menerapkan analisis semacam itu pada meteorit kuno: kelimpahan relatif isotop yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif bergantung pada $\alpha $. Keterbatasan yang paling sensitif dikaitkan dengan peluruhan beta dalam konversi renium menjadi osmium. Menurut karya terbaru Keith Olive dari University of Minnesota dan Maxim Pospelov dari University of Victoria di British Columbia, $\alpha$ berbeda dari nilainya saat ini sebesar 2 $\cdot$ $10^ pada saat meteorit terbentuk. (–6 )$. Hasil ini kurang akurat dibandingkan data yang diperoleh di Oklo, tetapi lebih jauh ke masa lalu, hingga kemunculannya tata surya 4,6 miliar tahun yang lalu.

Untuk mengeksplorasi kemungkinan perubahan dalam jangka waktu yang lebih lama lagi, peneliti harus melihat ke langit. Cahaya dari objek astronomi yang jauh masuk ke teleskop kita selama miliaran tahun dan memiliki jejak hukum dan konstanta dunia pada saat ia baru saja memulai perjalanan dan interaksinya dengan materi.

Garis spektral

Para astronom terlibat dalam kisah konstanta tak lama setelah penemuan quasar pada tahun 1965, yang baru saja ditemukan dan diidentifikasi sebagai sumber cahaya terang yang terletak sangat jauh dari Bumi. Karena jalur cahaya dari quasar ke kita sangat panjang, ia pasti melintasi lingkungan gas galaksi muda. Gas menyerap cahaya quasar pada frekuensi tertentu, mencetak barcode garis sempit di seluruh spektrumnya (lihat kotak di bawah).

MENCARI PERUBAHAN RADIASI QUASAR

Ketika gas menyerap cahaya, elektron yang terkandung dalam atom melompat dari rendah tingkat energi ke yang lebih tinggi. Tingkat energi ditentukan oleh seberapa kuat inti atom menahan elektron, yang bergantung pada kekuatan interaksi elektromagnetik di antara mereka dan, oleh karena itu, pada konstanta struktur halus. Jika itu berbeda pada saat cahaya diserap, atau di wilayah tertentu di alam semesta tempat terjadinya, maka energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron ke tingkat baru, dan panjang gelombang transisi yang diamati dalam spektrum, seharusnya berbeda dari yang diamati hari ini dalam percobaan laboratorium. Sifat perubahan panjang gelombang sangat bergantung pada distribusi elektron dalam orbit atom. Untuk perubahan tertentu dalam $\alpha$, beberapa panjang gelombang berkurang, sementara yang lain bertambah. Pola efek yang rumit sulit dibingungkan dengan kesalahan kalibrasi data, yang membuat eksperimen semacam itu sangat berguna.

Ketika kami mulai bekerja tujuh tahun lalu, kami menghadapi dua masalah. Pertama, panjang gelombang dari banyak garis spektral belum diukur dengan akurasi yang memadai. Anehnya, para ilmuwan mengetahui lebih banyak tentang spektrum quasar yang berjarak miliaran tahun cahaya daripada tentang spektrum sampel terestrial. Kami membutuhkan pengukuran laboratorium presisi tinggi untuk membandingkan spektrum quasar dengan mereka, dan kami membujuk para peneliti untuk melakukan pengukuran yang sesuai. Mereka dilakukan oleh Anne Thorne dan Juliet Pickering dari Imperial College London, dan kemudian oleh tim yang dipimpin oleh Sveneric Johansson dari Lund Observatory di Swedia, dan oleh Ulf Griesmann dan Rainer Kling (Rainer Kling) dari National Institute of Standards and Technology di Maryland.

Masalah kedua adalah bahwa pengamat sebelumnya menggunakan apa yang disebut doublet alkalin, pasangan garis serapan yang muncul dalam gas atom karbon atau silikon. Mereka membandingkan interval antara garis-garis ini dalam spektrum quasar dengan pengukuran laboratorium. Namun, metode ini tidak memungkinkan penggunaan satu fenomena spesifik: variasi dalam $\alpha $ tidak hanya menyebabkan perubahan interval antara tingkat energi atom relatif terhadap tingkat dengan energi terendah (keadaan dasar), tetapi juga perubahan posisi keadaan dasar itu sendiri. Faktanya, efek kedua bahkan lebih kuat dari yang pertama. Hasilnya, akurasi observasi hanya 1 $\cdot$ $10^(–4)$.

Pada tahun 1999, salah satu penulis makalah (Web) dan Victor V. Flambaum dari University of New South Wales di Australia mengembangkan teknik untuk mempertimbangkan kedua efek tersebut. Hasilnya, sensitivitasnya meningkat 10 kali lipat. Selain itu, menjadi mungkin untuk membandingkan jenis yang berbeda atom (misalnya magnesium dan besi) dan lakukan pemeriksaan silang tambahan. Perhitungan yang rumit harus dilakukan untuk menetapkan dengan tepat bagaimana panjang gelombang yang diamati bervariasi dalam berbagai jenis atom. Berbekal teleskop dan sensor canggih, kami memutuskan untuk menguji kegigihan $\alpha$ dengan akurasi yang belum pernah ada sebelumnya menggunakan metode baru banyak kelipatan.

Revisi tampilan

Ketika kami memulai eksperimen, kami hanya ingin memastikan dengan akurasi yang lebih tinggi bahwa nilai konstanta struktur halus pada zaman dulu sama dengan sekarang. Yang mengejutkan kami, hasil yang diperoleh pada tahun 1999 menunjukkan perbedaan kecil namun signifikan secara statistik, yang kemudian dikonfirmasi. Menggunakan data dari 128 garis serapan quasar, kami mencatat peningkatan $\alpha$ sebanyak 6 $\cdot$ $10^(–6)$ selama 6–12 miliar tahun terakhir.

Hasil pengukuran konstanta struktur halus tidak memungkinkan kita untuk menarik kesimpulan akhir. Beberapa dari mereka menunjukkan bahwa dulunya lebih kecil dari sekarang, dan beberapa tidak. Mungkin α telah berubah di masa lalu, tetapi sekarang menjadi konstan. (Kotak mewakili rentang data.)

Klaim yang berani membutuhkan bukti yang kuat, jadi langkah pertama kami adalah meninjau dengan cermat metode pengumpulan dan analisis data kami. Kesalahan pengukuran dapat dibagi menjadi dua jenis: sistematis dan acak. Dengan ketidakakuratan acak, semuanya sederhana. Dalam setiap dimensi individu yang mereka ambil arti yang berbeda, yang, dengan sejumlah besar pengukuran, dirata-ratakan dan cenderung nol. Kesalahan sistematis yang tidak dirata-ratakan lebih sulit untuk ditangani. Dalam astronomi, ketidakpastian semacam ini ditemui di setiap belokan. Dalam eksperimen laboratorium, instrumen dapat disetel untuk meminimalkan kesalahan, tetapi para astronom tidak dapat "menyesuaikan" alam semesta, dan mereka harus mengakui bahwa semua metode pengumpulan data mereka mengandung bias bawaan. Misalnya, distribusi spasial galaksi yang teramati sangat condong ke arah galaksi terang karena lebih mudah diamati. Mengidentifikasi dan menetralkan pergeseran semacam itu merupakan tantangan konstan bagi pengamat.

Pertama, kami memperhatikan kemungkinan distorsi skala panjang gelombang, relatif terhadap garis spektral quasar yang diukur. Itu bisa muncul, misalnya, selama pemrosesan hasil "mentah" pengamatan quasar menjadi spektrum yang dikalibrasi. Meskipun peregangan atau penyusutan linier sederhana dari skala panjang gelombang tidak dapat secara akurat meniru perubahan dalam $\alpha$, bahkan perkiraan kesamaan akan cukup untuk menjelaskan hasilnya. Secara bertahap, kami menghilangkan kesalahan sederhana yang terkait dengan distorsi dengan mengganti data kalibrasi alih-alih hasil pengamatan quasar.

Selama lebih dari dua tahun, kami telah menyelidiki berbagai penyebab bias untuk memastikan bahwa dampaknya dapat diabaikan. Kami hanya menemukan satu potensi sumber bug serius. Kita berbicara tentang garis penyerapan magnesium. Masing-masing dari tiga isotop stabilnya menyerap cahaya dengan panjang gelombang berbeda, yang sangat dekat satu sama lain dan terlihat dalam spektrum quasar sebagai satu garis. Berdasarkan pengukuran laboratorium terhadap kelimpahan relatif isotop, peneliti menilai kontribusi masing-masing isotop. Distribusi mereka di alam semesta muda bisa sangat berbeda dari hari ini jika bintang yang memancarkan magnesium, rata-rata, lebih berat daripada rekan mereka saat ini. Perbedaan seperti itu bisa meniru perubahan $\alpha$.Namun hasil penelitian yang diterbitkan tahun ini menunjukkan bahwa fakta yang diamati tidak begitu mudah dijelaskan. Yeshe Fenner dan Brad K. Gibson dari Swinburne University of Technology di Australia dan Michael T. Murphy dari University of Cambridge menyimpulkan bahwa kelimpahan isotop yang diperlukan untuk meniru perubahan $\alpha$ juga akan menyebabkan kelebihan sintesis nitrogen di awal Semesta, yang sama sekali tidak sesuai dengan pengamatan. Jadi kita harus hidup dengan kemungkinan bahwa $\alpha$ memang berubah.

KADANG BERUBAH, KADANG TIDAK

Menurut hipotesis yang diajukan oleh penulis artikel tersebut, dalam beberapa periode sejarah kosmik, konstanta struktur halus tetap tidak berubah, sementara di periode lain meningkat. Data eksperimen (lihat inset sebelumnya) konsisten dengan asumsi ini.

Komunitas ilmiah segera menghargai pentingnya hasil kami. Peneliti spektrum quasar di seluruh dunia segera melakukan pengukuran. Pada tahun 2003, tim peneliti Sergei Levshakov (Sergei Levshakov) dari Institut Fisika dan Teknologi St. Ioffe dan Ralf Quast dari University of Hamburg telah mempelajari tiga sistem quasar baru. Tahun lalu, Hum Chand dan Raghunathan Srianand dari Pusat Antar-Universitas untuk Astronomi dan Astrofisika di India, Patrick Petitjean dari Institut Astrofisika dan Bastien Aracil dari LERMA di Paris menganalisis 23 kasus lagi. Tidak ada grup yang menemukan perubahan pada $\alpha$. Chand berpendapat bahwa setiap perubahan antara 6 dan 10 miliar tahun yang lalu pasti kurang dari sepersejuta.

Mengapa metodologi serupa yang digunakan untuk menganalisis data sumber yang berbeda menyebabkan perbedaan yang begitu drastis? Jawabannya belum diketahui. Hasil yang diperoleh para peneliti ini memiliki kualitas yang sangat baik, tetapi ukuran sampel dan usia radiasi yang dianalisis secara signifikan lebih kecil dari kami. Selain itu, Chand menggunakan versi sederhana dari metode multimultiplet dan tidak sepenuhnya mengevaluasi semua kesalahan eksperimental dan sistematik.

Ahli astrofisika terkenal John Bahcall dari Princeton mengkritik metode multi-multiplet itu sendiri, tetapi masalah yang dia tunjukkan termasuk dalam kategori kesalahan acak, yang diminimalkan saat sampel besar digunakan. Bacall, dan Jeffrey Newman dari Laboratorium Nasional. Lawrence di Berkeley mempertimbangkan garis emisi, bukan garis absorpsi. Pendekatan mereka jauh kurang tepat, meskipun mungkin berguna di masa depan.

Reformasi legislatif

Jika hasil kami benar, konsekuensinya akan sangat besar. Hingga baru-baru ini, semua upaya untuk memperkirakan apa yang akan terjadi pada alam semesta jika konstanta struktur halus berubah tidak memuaskan. Mereka tidak melangkah lebih jauh dari mempertimbangkan $\alpha$ sebagai variabel dalam rumus yang sama yang diperoleh dengan asumsi bahwa itu adalah konstan. Setuju, pendekatan yang sangat meragukan. Jika $\alpha $ berubah, maka energi dan momentum dalam efek yang terkait dengannya harus dilestarikan, yang seharusnya memengaruhi medan gravitasi di Semesta. Pada tahun 1982, Jacob D. Bekenstein dari Hebrew University of Jerusalem pertama kali menggeneralisasikan hukum elektromagnetisme untuk kasus konstanta tak konstan. Dalam teorinya, $\alpha $ dianggap sebagai komponen alam yang dinamis, yaitu seperti medan skalar. Empat tahun lalu, salah satu dari kami (Barrow), bersama dengan Håvard Sandvik dan João Magueijo dari Imperial College London, memperluas teori Bekenstein dengan memasukkan gravitasi.

Prediksi teori umum sangat sederhana. Karena elektromagnetisme pada skala kosmik jauh lebih lemah daripada gravitasi, perubahan $\alpha$ beberapa sepersejuta tidak memiliki efek nyata pada perluasan Alam Semesta. Tetapi perluasan secara signifikan mempengaruhi $\alpha $ karena perbedaan antara energi medan listrik dan magnet. Selama puluhan ribu tahun pertama sejarah kosmik, radiasi mendominasi partikel bermuatan dan menjaga keseimbangan antara medan listrik dan medan magnet. Saat alam semesta mengembang, radiasi menjadi langka, dan materi menjadi unsur dominan kosmos. Energi listrik dan magnet ternyata tidak sama, dan $\alpha $ mulai meningkat sebanding dengan logaritma waktu. Sekitar 6 miliar tahun yang lalu, energi gelap mulai mendominasi, mempercepat perluasan, yang membuat semua interaksi fisik sulit untuk menyebar di ruang bebas. Akibatnya, $\alpha$ menjadi hampir konstan lagi.

Gambar yang dijelaskan konsisten dengan pengamatan kami. Garis spektral quasar mencirikan periode sejarah kosmik ketika materi mendominasi dan $\alpha$ meningkat. Hasil pengukuran dan studi laboratorium di Oklo sesuai dengan periode ketika energi gelap mendominasi dan $\alpha$ konstan. Yang menarik adalah studi lebih lanjut tentang pengaruh perubahan $\alpha$ pada elemen radioaktif dalam meteorit, karena memungkinkan kita mempelajari transisi antara dua periode yang disebutkan.

Alfa hanyalah permulaan

Jika konstanta struktur halus berubah, maka objek material harus jatuh secara berbeda. Pada suatu waktu, Galileo merumuskan prinsip kesetaraan yang lemah, yang menurutnya benda-benda dalam ruang hampa jatuh dengan kecepatan yang sama, terlepas dari terbuat dari apa. Tapi perubahan $\alpha$ harus menghasilkan gaya yang bekerja pada semua partikel bermuatan. Semakin banyak proton yang dikandung atom dalam nukleusnya, semakin kuat ia akan merasakannya. Jika kesimpulan yang diambil dari analisis hasil pengamatan quasar benar, maka percepatan jatuh bebas benda yang terbuat dari bahan berbeda akan berbeda sekitar 1 $\cdot$ $10^(–14)$. Ini 100 kali lebih kecil dari yang dapat diukur di laboratorium, tetapi cukup besar untuk menunjukkan perbedaan dalam eksperimen seperti STEP (Menguji Prinsip Kesetaraan di Luar Angkasa).

Dalam studi $\alpha $ sebelumnya, para ilmuwan mengabaikan ketidakhomogenan Alam Semesta. Seperti semua galaksi, Bima Sakti kita sekitar satu juta kali lebih padat dari rata-rata luar angkasa, sehingga tidak mengembang bersama alam semesta. Pada tahun 2003, Barrow dan David F. Mota dari Cambridge menghitung bahwa $\alpha$ dapat berperilaku berbeda di dalam galaksi daripada di wilayah ruang angkasa yang lebih kosong. Segera setelah galaksi muda mengembun dan, sambil bersantai, mencapai kesetimbangan gravitasi, $\alpha$ menjadi konstan di dalam galaksi, tetapi terus berubah di luar. Dengan demikian, eksperimen di Bumi yang menguji kegigihan $\alpha$ menderita karena pemilihan kondisi yang bias. Kami belum mengetahui bagaimana hal ini mempengaruhi verifikasi prinsip kesetaraan yang lemah. Belum ada variasi spasial dari $\alpha$ yang diamati. Mengandalkan homogenitas CMB, Barrow baru-baru ini menunjukkan bahwa $\alpha $ tidak bervariasi lebih dari 1 $\cdot$ $10^(–8)$ antar wilayah bola langit berjarak $10^o$.

Tinggal kita menunggu munculnya data baru dan studi baru yang akhirnya akan mengkonfirmasi atau menyangkal hipotesis tentang perubahan $\alpha $. Para peneliti berfokus pada konstanta ini, hanya karena efek karena variasinya lebih mudah dilihat. Tetapi jika $\alpha$ benar-benar bisa berubah, maka konstanta lain juga harus berubah. Dalam hal ini, kita harus mengakui bahwa mekanisme internal alam jauh lebih rumit dari yang kita duga.

TENTANG PENULIS:
John Barrow (John D. Barrow) , John Web (John K. Webb) terlibat dalam studi konstanta fisik pada tahun 1996 selama cuti bersama di University of Sussex di Inggris. Kemudian Barrow menjelajahi kemungkinan teoretis baru untuk mengubah konstanta, dan Web terlibat dalam pengamatan quasar. Kedua penulis menulis buku non-fiksi dan sering muncul di program televisi.

Memesan- hukum surga yang pertama.

Alexander Pop

Konstanta dunia dasar adalah konstanta yang memberikan informasi tentang sifat materi yang paling umum dan mendasar. Ini, misalnya, termasuk G, c, e, h, m e, dll. Hal umum yang menyatukan konstanta ini adalah informasi yang dikandungnya. Jadi, konstanta gravitasi G adalah karakteristik kuantitatif dari interaksi universal yang melekat pada semua objek di Semesta - gravitasi. Kecepatan cahaya c adalah kecepatan propagasi maksimum yang mungkin dari setiap interaksi di alam. Muatan elementer e adalah nilai minimum yang mungkin dari muatan listrik yang ada di alam dalam keadaan bebas (quark dengan muatan listrik fraksional, tampaknya, dalam keadaan bebas hanya ada dalam plasma quark-gluon yang sangat padat dan panas). Konstan

Bilah h menentukan perubahan minimum kuantitas fisik, disebut aksi, dan memainkan peran mendasar dalam fisika dunia mikro. Massa diam elektron adalah karakteristik sifat inersia dari partikel elementer bermuatan stabil yang paling ringan.

Yang kami maksud dengan konstanta beberapa teori adalah nilai yang, dalam kerangka teori ini, dianggap selalu tidak berubah. Kehadiran konstanta dalam ekspresi banyak hukum alam mencerminkan invarian relatif dari aspek realitas tertentu, yang dimanifestasikan dengan adanya keteraturan.

Konstanta fundamental c, h, e, G, dll. sendiri sama untuk semua bagian Metagalaxy dan tidak berubah seiring waktu, oleh karena itu disebut konstanta dunia. Beberapa kombinasi konstanta dunia menentukan sesuatu yang penting dalam struktur objek alam, dan juga membentuk karakter sejumlah teori fundamental.

menentukan ukuran kulit spasial untuk fenomena atom (di sini saya adalah massa elektron), dan

Energi karakteristik untuk fenomena ini; kuantum untuk fluks magnet skala besar dalam superkonduktor diberikan oleh kuantitas

massa batas objek astrofisika stasioner ditentukan oleh kombinasi:

di mana m N adalah massa nukleon; 120

seluruh peralatan matematika elektrodinamika kuantum didasarkan pada keberadaan kuantitas kecil tanpa dimensi

menentukan intensitas interaksi elektromagnetik.

Analisis dimensi konstanta fundamental mengarah pada pemahaman baru tentang masalah secara keseluruhan. Konstanta fundamental dimensi individu, seperti disebutkan di atas, memainkan peran tertentu dalam struktur teori fisika yang sesuai. Ketika sampai pada pengembangan deskripsi teoretis terpadu dari semua proses fisik, pembentukan gambaran ilmiah dunia yang terpadu, konstanta fisik dimensional digantikan oleh konstanta fundamental tanpa dimensi seperti peran ini.

konstanta dalam pembentukan struktur dan sifat alam semesta sangat besar. Konstanta struktur halus adalah karakteristik kuantitatif dari salah satu dari empat jenis interaksi fundamental yang ada di alam - elektromagnetik. Selain interaksi elektromagnetik, interaksi fundamental lainnya adalah gravitasi, kuat dan lemah. Keberadaan konstanta interaksi elektromagnetik tanpa dimensi

Jelas, ini mengasumsikan adanya konstanta tak berdimensi yang serupa, yang merupakan karakteristik dari tiga jenis interaksi lainnya. Konstanta ini juga dicirikan oleh konstanta fundamental tak berdimensi berikut - konstanta interaksi kuat - konstanta interaksi lemah:

dimana adalah konstanta Fermi

untuk interaksi yang lemah;

konstanta interaksi gravitasi:

Nilai numerik konstanta mendefinisikan

"kekuatan" relatif dari interaksi ini. Jadi, interaksi elektromagnetik sekitar 137 kali lebih lemah dari interaksi yang kuat. Yang terlemah adalah interaksi gravitasi, yaitu 10 39 lebih kecil dari yang kuat. Konstanta interaksi juga menentukan seberapa cepat transformasi satu partikel menjadi partikel lain dalam berbagai proses. Konstanta interaksi elektromagnetik menggambarkan transformasi setiap partikel bermuatan menjadi partikel yang sama, tetapi dengan perubahan keadaan gerak ditambah foton. Konstanta interaksi yang kuat adalah karakteristik kuantitatif dari transformasi timbal balik baryon dengan partisipasi meson. Konstanta interaksi lemah menentukan intensitas transformasi partikel elementer dalam proses yang melibatkan neutrino dan antineutrino.

Perlu dicatat satu lagi konstanta fisik tak berdimensi yang menentukan dimensi ruang fisik, yang kami nyatakan dengan N. Sudah menjadi kebiasaan bagi kami bahwa peristiwa fisik terjadi dalam ruang tiga dimensi, yaitu. N = 3, meskipun perkembangan dari fisika telah berulang kali menyebabkan munculnya konsep-konsep yang tidak sesuai dengan "akal sehat", tetapi mencerminkan proses nyata yang ada di alam.

Dengan demikian, konstanta fundamental dimensi "klasik" memainkan peran yang menentukan dalam struktur teori fisika yang sesuai. Dari mereka, konstanta tak berdimensi mendasar dari teori interaksi terpadu terbentuk - Konstanta ini dan beberapa lainnya, serta dimensi ruang N, menentukan struktur alam semesta dan sifat-sifatnya.