ისრაელის ატომის განზომილებიანი მუდმივები. არამუდმივი მუდმივები
„მოდით, შევაჯამოთ რამდენიმე შედეგი. საცნობარო წიგნი „ფიზიკური სიდიდეების ცხრილები“ (M.: Atomizdat, 1976) შეიცავს 1005 გვერდი ტექსტს და მრავალ მილიონ რიცხვს; როგორ მოვიქცეთ მათთან?
ეს რაოდენობა იყოფა მინიმუმ ოთხ ტიპად.
ა) ბუნებრივი საზომი ერთეულები, ან სპექტრის ფიზიკურად მონიშნული წერტილები. ეს არ არის რიცხვები, არამედ ისეთი სიდიდეები, როგორიცაა G, c, h, m e, e (ელექტრონის მუხტი). ეს არის ზოგიერთი ფენომენის განზომილებიანი მახასიათებლები, რომელთა რეპროდუცირება შესაძლებელია მრავალჯერ მაღალი ხარისხისიზუსტე. ეს ასახავს იმ ფაქტს, რომ ბუნება იმეორებს ელემენტარულ სიტუაციებს უზარმაზარ სერიებში. სამყაროს მსგავსი სამშენებლო ბლოკების იდენტურობაზე ფიქრი ზოგჯერ იწვევდა ისეთ ღრმა ფიზიკურ იდეებს, როგორიცაა ბოზე-აინშტაინი და ფერმი-დირაკის სტატისტიკა. უილერის ფანტასტიკური იდეა იმის შესახებ, რომ ყველა ელექტრონი იდენტურია, რადგან ისინი წარმოადგენენ მსოფლიო ხაზის მყისიერ მონაკვეთებს, რომლებიც ჩახლართულია ერთი ელექტრონის ბურთში. ფეინმანიველის კვანტურ თეორიაში გამოთვლების დიაგრამატური ტექნიკის ელეგანტურ გამარტივებამდე.
ბ) ჭეშმარიტი ან განზომილებიანი მუდმივები. ეს არის რამდენიმე მონიშნული წერტილის თანაფარდობა იმავე განზომილების რაოდენობის სპექტრზე, მაგალითად, ელექტრული ნაწილაკების მასების თანაფარდობა: ჩვენ უკვე აღვნიშნეთ m p/m e. სხვადასხვა განზომილების იდენტიფიცირება, ახალი კანონის გათვალისწინებით, ანუ განზომილებების ჯგუფის შემცირება, იწვევს ადრე განსხვავებული სპექტრების გაერთიანებას და ახალი რიცხვების ახსნის აუცილებლობას.
მაგალითად, ზომები m e, c და h წარმოქმნის ნიუტონის ჯგუფს და, შესაბამისად, მივყავართ M, L, T განზომილებების იგივე ბუნებრივ ატომურ ერთეულებამდე, ისევე როგორც პლანკის ერთეულებს. ამიტომ მათ ურთიერთობას პლანკის ერთეულებთან თეორიული ახსნა სჭირდება, მაგრამ, როგორც ვთქვით, ეს შეუძლებელია, სანამ არ არსებობს (G, c, h)-თეორია. თუმცა, (m e, c, h)-თეორიაში - კვანტური ელექტროდინამიკა - არსებობს განზომილებიანი სიდიდე, რომლის მნიშვნელობასაც თანამედროვე კვანტური ელექტროდინამიკა ამ სიტყვის გარკვეული გაგებით ევალება თავის არსებობას. მოდით დავაყენოთ ორი ელექტრონი h/m e c მანძილზე (ე.წ. კომპტონის ტალღის სიგრძე ელექტრონის) და გავზომოთ მათი ელექტროსტატიკური მოგერიების ენერგიის თანაფარდობა m e c 2 ენერგიასთან, რომელიც ექვივალენტურია ელექტრონის დანარჩენი მასისა. თქვენ მიიღებთ რიცხვს a \u003d 7,2972 x 10 -3 ≈ 1/137. ეს არის ცნობილი მშვენიერი სტრუქტურის მუდმივი.
კვანტური ელექტროდინამიკა აღწერს, კერძოდ, პროცესებს, რომლებშიც ნაწილაკების რაოდენობა არ არის დაცული: ვაკუუმი ქმნის ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილებს, ისინი ანადგურებენ. გამომდინარე იქიდან, რომ წარმოების ენერგია (არანაკლებ 2m e c 2) ასჯერ მეტია დამახასიათებელი კულონის ურთიერთქმედების ენერგიაზე (a მნიშვნელობის გამო), შესაძლებელია ეფექტური გამოთვლის სქემის განხორციელება, რომელშიც ეს რადიაციული კორექტივები მთლიანად არ არის უგულებელყოფილი, მაგრამ ასევე არ "გაუფუჭებს სიცოცხლეს" თეორეტიკოსს უიმედოდ.
არ არსებობს α-ს მნიშვნელობის თეორიული ახსნა. მათემატიკოსებს აქვთ საკუთარი აღსანიშნავი სპექტრები: მარტივი Lie ჯგუფების გამორჩეული ხაზოვანი ოპერატორების-გენერატორების სპექტრები შეუქცევად გამოსახულებებში, ფუნდამენტური დომენების მოცულობა, ჰომოლოგიური და კოჰომოლოგიური სივრცეების ზომები და ა.შ., რაც ზღუდავს არჩევანს. მაგრამ ისევ მუდმივებზე.
მათი შემდეგი ტიპი, რომელიც დიდ ადგილს იკავებს მაგიდებში, არის:
გ) კონვერტაციის ფაქტორები ერთი შკალიდან მეორეზე, მაგალითად, ატომურიდან „ადამიანზე“. მათ შორისაა: უკვე აღნიშნული ნომერი ავოგადრო N 0 = 6.02 x 10 23 - არსებითად ერთი გრამი, გამოხატული "პროტონის მასის" ერთეულებში, თუმცა ტრადიციული განმარტება ოდნავ განსხვავებულია, ისევე როგორც ისეთი რამ, როგორიცაა სინათლის წელი კილომეტრებში. მათემატიკოსისთვის ყველაზე ამაზრზენი აქ, რა თქმა უნდა, არის კონვერტაციის ფაქტორები ერთი ფიზიკურად უაზრო ერთეულიდან მეორეზე, ისევე უაზრო: კუბიტებიდან ფეხებამდე ან რეომურიდან ფარენჰაიტამდე. ადამიანურად, ეს ზოგჯერ ყველაზე მნიშვნელოვანი რიცხვებია; როგორც ვინი პუჰმა ბრძნულად შენიშნა: ”არ ვიცი, რამდენი ლიტრი, მეტრი და კილოგრამია მასში, მაგრამ ვეფხვები, როდესაც ხტუნდებიან, ჩვენთვის უზარმაზარი გვეჩვენება.”
დ) „დიფუზური სპექტრები“. ეს არის მასალების (არა ელემენტების ან სუფთა ნაერთების, არამედ ფოლადის, ალუმინის, სპილენძის ჩვეულებრივი ტექნოლოგიური კლასების), ასტრონომიული მონაცემების (მზის მასა, გალაქტიკის დიამეტრი ...) და მრავალი მსგავსი მახასიათებელი. ბუნება აწარმოებს ქვებს, პლანეტებს, ვარსკვლავებსა და გალაქტიკებს, არ აინტერესებს მათ ერთგვაროვნებას, ელექტრონებისაგან განსხვავებით, მაგრამ მაინც მათი მახასიათებლები იცვლება მხოლოდ საკმაოდ გარკვეულ საზღვრებში. ამ „დაშვებული ზონების“ თეორიული ახსნა-განმარტებები, როდესაც ისინი ცნობილია, საოცრად საინტერესო და სასწავლოა.
Manin Yu.I., მათემატიკა, როგორც მეტაფორა, M., "MTsNMO Publishing House", 2010, გვ. 177-179 წწ.
ურთიერთქმედების მუდმივი
მასალა თავისუფალი რუსული ენციკლოპედიიდან "ტრადიცია"
ურთიერთქმედების მუდმივი(ზოგჯერ ტერმინი დაწყვილების მუდმივი) არის პარამეტრი ველის თეორიაში, რომელიც განსაზღვრავს ნაწილაკებს ან ველებს შორის ნებისმიერი ურთიერთქმედების ფარდობით სიძლიერეს. ველის კვანტურ თეორიაში ურთიერთქმედების მუდმივები ასოცირდება წვეროებთან შესაბამის ურთიერთქმედების დიაგრამებში. როგორც ურთიერთქმედების მუდმივები, გამოიყენება როგორც უგანზომილებიანი პარამეტრები, ასევე დაკავშირებული სიდიდეები, რომლებიც ახასიათებენ ურთიერთქმედებებს და აქვთ ზომები. მაგალითებია უგანზომილებიანი ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება და ელექტრული, რომელიც იზომება C-ში.
|
ურთიერთქმედებების შედარება
თუ ჩვენ ვირჩევთ ობიექტს, რომელიც მონაწილეობს ოთხივე ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებაში, მაშინ ამ ობიექტის უგანზომილებიანი ურთიერთქმედების მუდმივთა მნიშვნელობები, ნაპოვნი ზოგადი წესი, აჩვენებს ამ ურთიერთქმედების შედარებით სიძლიერეს. პროტონი ყველაზე ხშირად გამოიყენება როგორც ასეთი ობიექტი ელემენტარული ნაწილაკების დონეზე. ურთიერთქმედებების შედარების საბაზისო ენერგია არის ფოტონის ელექტრომაგნიტური ენერგია, განსაზღვრებით ტოლია:
სადაც - , - სინათლის სიჩქარე, - ფოტონის ტალღის სიგრძე. ფოტონის ენერგიის არჩევანი შემთხვევითი არ არის, რადგან საფუძველი თანამედროვე მეცნიერებადევს ტალღის წარმოდგენა, რომელიც დაფუძნებულია ელექტრომაგნიტურ ტალღებზე. მათი დახმარებით ხდება ყველა ძირითადი გაზომვა - სიგრძე, დრო და ენერგიის ჩათვლით.
გრავიტაციული ურთიერთქმედება
სუსტი ურთიერთქმედება
სუსტ ურთიერთქმედებასთან დაკავშირებული ენერგია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი სახით:
სად არის სუსტი ურთიერთქმედების ეფექტური მუხტი, არის ვირტუალური ნაწილაკების მასა სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლად მიჩნეული (W- და Z- ბოზონები).
პროტონისთვის სუსტი ურთიერთქმედების ეფექტური მუხტის კვადრატი გამოიხატება ფერმის მუდმივ Jm 3-ით და პროტონის მასით:
საკმარისად მცირე დისტანციებზე, სუსტი ურთიერთქმედების ენერგიის ექსპონენცია შეიძლება უგულებელყო. ამ შემთხვევაში, განზომილებიანი სუსტი ურთიერთქმედების მუდმივი განისაზღვრება შემდეგნაირად:
ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება
ორი უძრავი პროტონის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება აღწერილია ელექტროსტატიკური ენერგიით:
სადაც - , - .
ამ ენერგიის თანაფარდობა ფოტონის ენერგიასთან განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედების მუდმივას, რომელიც ცნობილია როგორც:
ძლიერი ურთიერთქმედება
ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტულ მოდელში ჰადრონების დონეზე ის განიხილება, როგორც ჰადრონებში შემავალი „ნარჩენი“ ურთიერთქმედება. ვარაუდობენ, რომ გლუონები, როგორც ძლიერი ურთიერთქმედების მატარებლები, წარმოქმნიან ვირტუალურ მეზონებს ჰადრონებს შორის სივრცეში. პიონ-ნუკლეონ იუკავას მოდელში ბირთვული ძალები ნუკლეონებს შორის აიხსნება, როგორც ვირტუალური პიონების გაცვლის შედეგი, ხოლო ურთიერთქმედების ენერგიას აქვს შემდეგი ფორმა:
სად არის ფსევდოსკალარული პიონ-ნუკლეონის ურთიერთქმედების ეფექტური მუხტი, არის პიონის მასა.
განზომილებიანი ძლიერი ურთიერთქმედების მუდმივი არის:
მუდმივები ველის კვანტურ თეორიაში
ურთიერთქმედების ეფექტები ველის თეორიაში ხშირად განისაზღვრება პერტურბაციის თეორიის გამოყენებით, რომელშიც განტოლებებში ფუნქციები გაფართოებულია ურთიერთქმედების მუდმივის სიმძლავრეებში. ჩვეულებრივ, ყველა ურთიერთქმედებისთვის, გარდა ძლიერისა, ურთიერთქმედების მუდმივი გაცილებით ნაკლებია ვიდრე ერთიანობა. ეს ხდის პერტურბაციის თეორიის გამოყენებას ეფექტურს, რადგან გაფართოებების უფრო მაღალი ტერმინებიდან მიღებული წვლილი სწრაფად მცირდება და მათი გამოთვლა არასაჭირო ხდება. ძლიერი ურთიერთქმედების შემთხვევაში, აშლილობის თეორია ხდება შეუსაბამო და საჭიროა სხვა გაანგარიშების მეთოდები.
ველის კვანტური თეორიის ერთ-ერთი პროგნოზი არის ეგრეთ წოდებული „მცურავი მუდმივების“ ეფექტი, რომლის მიხედვითაც ურთიერთქმედების მუდმივები ნელ-ნელა იცვლება ნაწილაკების ურთიერთქმედების დროს გადაცემული ენერგიის გაზრდით. ამრიგად, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მუდმივი იზრდება, ხოლო ძლიერი ურთიერთქმედების მუდმივი მცირდება ენერგიის მატებასთან ერთად. კვარკებს კვანტურ ქრომოდინამიკაში აქვთ საკუთარი ძლიერი ურთიერთქმედების მუდმივი:
სად არის კვარკის ეფექტური ფერის მუხტი, რომელიც ასხივებს ვირტუალურ გლუონებს სხვა კვარკთან ურთიერთობისთვის. კვარკებს შორის მანძილის შემცირებით, მიღწეულია მაღალი ენერგიის მქონე ნაწილაკების შეჯახებისას, მოსალოდნელია ლოგარითმული შემცირება და ძლიერი ურთიერთქმედების შესუსტება (კვარკების ასიმპტომური თავისუფლების ეფექტი). Z-ბოზონის მასა-ენერგიის რიგის გადაცემული ენერგიის მასშტაბზე (91,19 გევ) აღმოჩნდა, რომ 
იმავე ენერგეტიკული მასშტაბით, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მუდმივი იზრდება 1/127 რიგის მნიშვნელობამდე დაბალი ენერგიების დროს ≈1/137-ის ნაცვლად. ვარაუდობენ, რომ კიდევ უფრო მაღალ ენერგიებზე, დაახლოებით 10 18 გევ, ნაწილაკების გრავიტაციული, სუსტი, ელექტრომაგნიტური და ძლიერი ურთიერთქმედების მუდმივების მნიშვნელობები მიუახლოვდება ერთმანეთს და შეიძლება დაახლოებით ტოლი გახდეს.
მუდმივები სხვა თეორიებში
სიმების თეორია
სიმების თეორიაში ურთიერთქმედების მუდმივები არ განიხილება მუდმივებად, მაგრამ დინამიური ხასიათისაა. კერძოდ, იგივე თეორია დაბალ ენერგიებზე ჰგავს სიმები ათ განზომილებას, ხოლო მაღალ ენერგიებზე - თერთმეტში. გაზომვების რაოდენობის ცვლილებას თან ახლავს ურთიერთქმედების მუდმივების ცვლილება.
ძლიერი გრავიტაცია
ელექტრომაგნიტურ ძალებთან ერთად განიხილება ძლიერი ურთიერთქმედების ძირითადი კომპონენტები. ამ მოდელში, კვარკებისა და გლუონების ურთიერთქმედების გათვალისწინების ნაცვლად, მხედველობაში მიიღება მხოლოდ ორი ფუნდამენტური ველი - გრავიტაციული და ელექტრომაგნიტური, რომლებიც მოქმედებენ ელემენტარული ნაწილაკების დამუხტულ და მასობრივ მატერიაში, ასევე მათ შორის სივრცეში. ამავდროულად, კვარკები და გლუონები ვარაუდობენ არა რეალურ ნაწილაკებს, არამედ კვაზინაწილაკებს, რომლებიც ასახავს ჰადრონული მატერიის თანდაყოლილ კვანტურ თვისებებს და სიმეტრიებს. ეს მიდგომა მკვეთრად ამცირებს რეალურად დაუსაბუთებელი, მაგრამ პოსტულირებული თავისუფალი პარამეტრების რაოდენობას, რაც რეკორდულია ფიზიკური თეორიებისთვის, ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტულ მოდელში, რომელშიც სულ მცირე 19 ასეთი პარამეტრია.
კიდევ ერთი შედეგი არის ის, რომ სუსტი და ძლიერი ურთიერთქმედებები არ განიხილება დამოუკიდებელ ველურ ურთიერთქმედებად. ძლიერი ურთიერთქმედება დაყვანილია გრავიტაციული და ელექტრომაგნიტური ძალების კომბინაციებამდე, რომელშიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ურთიერთქმედების დაყოვნების ეფექტები (დიპოლური და ორბიტალური ბრუნვის ველები და მაგნიტური ძალები). შესაბამისად, ძლიერი ურთიერთქმედების მუდმივი განისაზღვრება გრავიტაციული ურთიერთქმედების მუდმივის ანალოგიით:
სასარგებლოა იმის გაგება, თუ რომელი მუდმივებია ზოგადად ფუნდამენტური. ავიღოთ, მაგალითად, სინათლის სიჩქარე. ის ფაქტი, რომ ის სასრულია, ფუნდამენტურია და არა მისი მნიშვნელობა. იმ გაგებით, რომ მანძილი და დრო ისე დავადგინეთ, რომ ასე იყოს. სხვა ერთეულებში სხვაგვარად იქნებოდა.
მაშინ რა არის ფუნდამენტური? განზომილებიანი თანაფარდობები და დამახასიათებელი ურთიერთქმედების ძალები, რომლებიც აღწერილია უგანზომილებიანი ურთიერთქმედების მუდმივებით. უხეშად რომ ვთქვათ, ურთიერთქმედების მუდმივები ახასიათებს რაიმე პროცესის ალბათობას. მაგალითად, ელექტრომაგნიტური მუდმივი ახასიათებს, თუ რა ალბათობით გაიფანტება ელექტრონი პროტონზე.
ვნახოთ, როგორ შეგვიძლია ლოგიკურად ავაშენოთ განზომილებიანი სიდიდეები. თქვენ შეგიძლიათ შეიყვანოთ პროტონისა და ელექტრონის მასების თანაფარდობა და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების სპეციფიკური მუდმივი. ატომები გამოჩნდება ჩვენს სამყაროში. შეგიძლიათ აიღოთ კონკრეტული ატომური გადასვლა და აიღოთ გამოსხივებული სინათლის სიხშირე და გაზომოთ ყველაფერი სინათლის რხევების პერიოდში. აქ არის დროის ერთეული. ამ დროის განმავლობაში სინათლე გაივლის გარკვეულ მანძილზე, ამიტომ ვიღებთ მანძილის ერთეულს. ასეთი სიხშირის ფოტონს აქვს რაღაც ენერგია, ენერგიის ერთეული აღმოჩნდა. შემდეგ კი ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების სიძლიერე ისეთია, რომ ატომის ზომა იმდენად დიდია ჩვენს ახალ ერთეულებში. ჩვენ ვზომავთ მანძილს, როგორც ატომში სინათლის გაფრენის დროის თანაფარდობას რხევის პერიოდთან. ეს მნიშვნელობა დამოკიდებულია მხოლოდ ურთიერთქმედების სიძლიერეზე. თუ ახლა განვსაზღვრავთ სინათლის სიჩქარეს, როგორც ატომის ზომის თანაფარდობას რხევის პერიოდთან, მივიღებთ რიცხვს, მაგრამ ეს არ არის ფუნდამენტური. მეორე და მეტრი ჩვენთვის დროისა და მანძილის დამახასიათებელი სასწორებია. მათში ჩვენ ვზომავთ სინათლის სიჩქარეს, მაგრამ მის სპეციფიკურ მნიშვნელობას არ აქვს ფიზიკური მნიშვნელობა.
აზროვნების ექსპერიმენტი, დაე, იყოს სხვა სამყარო, სადაც მეტრი ჩვენსაზე ზუსტად ორჯერ დიდია, მაგრამ ყველა ფუნდამენტური მუდმივი და მიმართება ერთნაირია. მაშინ ურთიერთქმედების გავრცელებას ორჯერ მეტი დრო დასჭირდება და ადამიანის მსგავსი არსებები წამს ნახევარი სიჩქარით აღიქვამენ. რა თქმა უნდა, ისინი ამას არ გრძნობენ. როდესაც ისინი გაზომავენ სინათლის სიჩქარეს, ისინი მიიღებენ იგივე მნიშვნელობას, რაც ჩვენ. რადგან ისინი ზომავენ მათთვის დამახასიათებელ მეტრებსა და წამებში.
ამიტომ, ფიზიკოსები არ ანიჭებენ ფუნდამენტურ მნიშვნელობას იმ ფაქტს, რომ სინათლის სიჩქარე 300 000 კმ/წმ-ია. და მიმაგრებულია ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მუდმივა, ეგრეთ წოდებული წვრილი სტრუქტურის მუდმივი (ეს არის დაახლოებით 1/137).
უფრო მეტიც, რა თქმა უნდა, ამ პროცესების ენერგიებზეა დამოკიდებული ფუნდამენტური ურთიერთქმედების მუდმივები (ელექტრომაგნეტიზმი, ძლიერი და სუსტი ურთიერთქმედებები, გრავიტაცია), რომლებიც დაკავშირებულია შესაბამის პროცესებთან. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ელექტრონის მასის რიგის ენერგეტიკულ შკალაზე არის ერთი, ხოლო ჰიგსის ბოზონის მასის რიგის მასშტაბით განსხვავებულია, უფრო მაღალი. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების სიძლიერე იზრდება ენერგიასთან ერთად. მაგრამ როგორ იცვლება ურთიერთქმედების მუდმივები ენერგიასთან, შეიძლება გამოითვალოს იმის ცოდნა, თუ რა სახის ნაწილაკები გვაქვს და როგორია მათი თვისებების თანაფარდობა.
მაშასადამე, იმისათვის, რომ სრულად აღვწეროთ ფუნდამენტური ურთიერთქმედებები ჩვენს გაგების დონეზე, საკმარისია ვიცოდეთ ნაწილაკების რა ნაკრები გვაქვს, ელემენტარული ნაწილაკების მასის თანაფარდობა, ურთიერთქმედების მუდმივები ერთ მასშტაბზე, მაგალითად, მასშტაბის მასშტაბით. ელექტრონის მასა და ძალების თანაფარდობა, რომელთანაც თითოეული კონკრეტული ნაწილაკი ურთიერთქმედებს ამ ურთიერთქმედებაში, ელექტრომაგნიტურ შემთხვევაში ეს შეესაბამება მუხტების თანაფარდობას (პროტონის მუხტი უდრის ელექტრონის მუხტს, რადგან ურთიერთქმედების ძალა ელექტრონი ელექტრონთან ემთხვევა ელექტრონის პროტონთან ურთიერთქმედების ძალას, თუ ის ორჯერ დიდი იქნებოდა, მაშინ ძალა ორჯერ დიდი იქნებოდა, ძალა იზომება, ვიმეორებ, განზომილებიანი ალბათობით). კითხვა ჩნდება იმაზე, თუ რატომ არიან ისინი.
აქ ყველაფერი გაუგებარია. ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ უფრო ფუნდამენტური თეორია გაჩნდება, საიდანაც ის მოჰყვება თუ როგორ არის დაკავშირებული მასები, მუხტები და ა.შ. ამ უკანასკნელს, გარკვეული გაგებით, გრანდიოზული ერთიანი თეორიები პასუხობენ. ზოგს მიაჩნია, რომ ანთროპული პრინციპი მოქმედებს. ანუ ფუნდამენტური მუდმივები რომ განსხვავებული იყოს, ჩვენ უბრალოდ არ ვიარსებებდით ასეთ სამყაროში.
რა წარმოუდგენლად უცნაური იქნებოდა სამყარო, ფიზიკური მუდმივები რომ შეიცვალოს! მაგალითად, ეგრეთ წოდებული წვრილი სტრუქტურის მუდმივი დაახლოებით უდრის 1/137-ს. თუ მას განსხვავებული მნიშვნელობა ჰქონდა, მაშინ ალბათ არ იქნებოდა განსხვავება მატერიასა და ენერგიას შორის.
არის რაღაცეები, რომლებიც არასდროს იცვლება. მეცნიერები მათ ფიზიკურ მუდმივებს ან მსოფლიო მუდმივებს უწოდებენ. ითვლება, რომ სინათლის სიჩქარე $c$, გრავიტაციული მუდმივა $G$, ელექტრონული მასა $m_e$ და ზოგიერთი სხვა სიდიდე ყოველთვის და ყველგან უცვლელი რჩება. ისინი ქმნიან საფუძველს, რომელზედაც დაფუძნებულია ფიზიკური თეორიები და განსაზღვრავენ სამყაროს სტრუქტურას.
ფიზიკოსები ბევრს მუშაობენ, რათა გაზომონ სამყაროს მუდმივები უფრო დიდი სიზუსტით, მაგრამ ჯერ ვერავინ შეძლო რაიმე ფორმით აეხსნა, რატომ არის მათი მნიშვნელობები ისეთი, როგორიც არის. SI სისტემაში $c = 299792458$ m/s, $G = 6.673\cdot 10^(–11)N\cdot$m$^2$/kg$^2$, $m_e = 9.10938188\cdot10^( - 31) $ კგ - სრულიად შეუსაბამო რაოდენობები, რომლებსაც აქვთ მხოლოდ ერთი საერთო თვისება: თუ ისინი ოდნავ მაინც შეიცვლებიან და რთული ატომური სტრუქტურების არსებობა, ცოცხალი ორგანიზმების ჩათვლით, დიდი კითხვის ნიშნის ქვეშ დადგება. მუდმივების მნიშვნელობების დასაბუთების სურვილი გახდა ერთიანი თეორიის განვითარების ერთ-ერთი სტიმული, რომელიც სრულად აღწერს ყველა არსებულ ფენომენს. მისი დახმარებით მეცნიერები იმედოვნებდნენ, რომ ეჩვენებინათ, რომ ყოველ მსოფლიო მუდმივობას შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ ერთი შესაძლო მნიშვნელობა, შინაგანი მექანიზმების გამო, რომლებიც განსაზღვრავენ ბუნების მატყუარა თვითნებობას.
ერთიანი თეორიის ტიტულის საუკეთესო კანდიდატი არის M-თეორია (სიმების თეორიის ვარიანტი), რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს თანმიმდევრულად, თუ სამყაროს აქვს არა ოთხი სივრცე-დროის განზომილება, არამედ თერთმეტი. ამიტომ, მუდმივები, რომლებსაც ჩვენ ვაკვირდებით, შეიძლება რეალურად არ იყოს ფუნდამენტური. ჭეშმარიტი მუდმივები არსებობს სრულ მრავალგანზომილებიან სივრცეში და ჩვენ ვხედავთ მხოლოდ მათ სამგანზომილებიან „სილუეტებს“.
მიმოხილვა: მსოფლიო მუდმივები
1. ბევრ ფიზიკურ განტოლებაში არის სიდიდეები, რომლებიც ყველგან მუდმივად ითვლება - სივრცეში და დროში.
2. ცოტა ხნის წინ, მეცნიერებს ეჭვი ეპარებოდათ მსოფლიო მუდმივების მუდმივობაში. კვაზარებზე დაკვირვებისა და ლაბორატორიული გაზომვების შედეგების შედარებისას ისინი ასკვნიან, რომ ქიმიური ელემენტებიშორეულ წარსულში ისინი სხვანაირად შთანთქავდნენ სინათლეს, ვიდრე დღეს. განსხვავება შეიძლება აიხსნას წვრილი სტრუქტურის მუდმივის რამდენიმე მემილიონედის ცვლილებით.
3. თუნდაც ასეთი მცირე ცვლილების დადასტურება ნამდვილი რევოლუცია იქნება მეცნიერებაში. დაკვირვებული მუდმივები შეიძლება აღმოჩნდეს მხოლოდ „სილუეტები“ ჭეშმარიტი მუდმივებისა, რომლებიც არსებობს მრავალგანზომილებიან სივრცე-დროში.
იმავდროულად, ფიზიკოსები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ მრავალი მუდმივის მნიშვნელობები შეიძლება იყოს შემთხვევითი მოვლენებისა და ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების შედეგი სამყაროს ისტორიის ადრეულ ეტაპებზე. სიმების თეორია საშუალებას იძლევა არსებობდეს სამყაროების უზარმაზარი რაოდენობა ($10^(500)$) კანონებისა და მუდმივების სხვადასხვა თვითშეთანხმებული სიმრავლით. იხილეთ სიმების თეორიის პეიზაჟი, მეცნიერების სამყაროში, No12, 2004 წ.). ჯერჯერობით მეცნიერებს წარმოდგენა არ აქვთ, რატომ შეირჩა ჩვენი კომბინაცია. შესაძლოა, შემდგომი კვლევის შედეგად, ლოგიკურად შესაძლებელი სამყაროების რაოდენობა ერთამდე შემცირდება, მაგრამ შესაძლებელია, რომ ჩვენი სამყარო მულტი სამყაროს მხოლოდ მცირე ნაწილია, რომელშიც ერთიანი თეორიის განტოლებების სხვადასხვა ამონახსნები განხორციელებულია. და ჩვენ ვაკვირდებით ბუნების კანონების მხოლოდ ერთ ვარიანტს ( იხილეთ პარალელური სამყაროები, მეცნიერების სამყაროში, No8, 2003 წამ შემთხვევაში, მრავალი მსოფლიო მუდმივისთვის არ არსებობს ახსნა, გარდა იმისა, რომ ისინი წარმოადგენენ იშვიათ კომბინაციას, რომელიც საშუალებას აძლევს ცნობიერების განვითარებას. შესაძლოა, სამყარო, რომელსაც ჩვენ ვაკვირდებით, იქცა ერთ-ერთ იზოლირებულ ოაზათაგან, რომელიც გარშემორტყმულია უსიცოცხლო კოსმოსური სივრცით - სიურეალისტური ადგილი, სადაც ბუნების ძალები ჩვენთვის სრულიად უცხო დომინირებენ და ნაწილაკები, როგორიცაა ელექტრონები და სტრუქტურები, როგორიცაა ნახშირბადის ატომები და დნმ-ის მოლეკულები, უბრალოდ შეუძლებელია. იქ მისვლის მცდელობა საბედისწერო იქნებოდა.
სიმების თეორია ასევე შეიქმნა ფიზიკური მუდმივების აშკარა თვითნებობის ასახსნელად, ამიტომ მისი ძირითადი განტოლებები შეიცავს მხოლოდ რამდენიმე თვითნებურ პარამეტრს. მაგრამ ჯერჯერობით ის არ ხსნის მუდმივების დაკვირვებულ მნიშვნელობებს.
სანდო მმართველი
სინამდვილეში, სიტყვა "მუდმივი" გამოყენება არ არის სრულიად ლეგიტიმური. ჩვენი მუდმივები შეიძლება შეიცვალოს დროსა და სივრცეში. თუ დამატებითი სივრცითი ზომები შეიცვლება ზომაში, მუდმივები ჩვენს სამგანზომილებიან სამყაროში შეიცვლება მათთან ერთად. და თუ კოსმოსში საკმარისად შორს გავიხედებით, დავინახავდით უბნებს, სადაც მუდმივები სხვადასხვა მნიშვნელობებს იღებდნენ. 1930-იანი წლებიდან მეცნიერებმა ვარაუდობენ, რომ მუდმივები შეიძლება არ იყოს მუდმივი. სიმების თეორია ამ იდეას თეორიულ დამაჯერებლობას ანიჭებს და უწყვეტობის ძიებას კიდევ უფრო მნიშვნელოვანს ხდის.
პირველი პრობლემა ის არის, რომ თავად ლაბორატორიული კონფიგურაცია შეიძლება იყოს მგრძნობიარე მუდმივების ცვლილებების მიმართ. ყველა ატომის ზომა შეიძლება გაიზარდოს, მაგრამ თუ გაზომვისთვის გამოყენებული სახაზავიც უფრო გრძელი გახდება, ატომების ზომის ცვლილებაზე ვერაფერს ვიტყვით. ექსპერიმენტატორები, როგორც წესი, ვარაუდობენ, რომ გაზომვის სტანდარტები (ხაზები, წონა, საათები) უცვლელია, მაგრამ ამის მიღწევა შეუძლებელია მუდმივების შემოწმებისას. მკვლევარებმა ყურადღება უნდა მიაქციონ განზომილებიან მუდმივებს - მხოლოდ რიცხვებს, რომლებიც არ არის დამოკიდებული ერთეულების სისტემაზე, მაგალითად, პროტონის მასის თანაფარდობა ელექტრონის მასაზე.
იცვლება თუ არა სამყაროს შინაგანი სტრუქტურა?
განსაკუთრებით საინტერესოა რაოდენობა $\alpha = e^2/2\epsilon_0 h c$, რომელიც აერთიანებს სინათლის სიჩქარეს $c$, ელექტრონის ელექტრულ მუხტს $e$, პლანკის მუდმივ $h$-ს და ა.შ. სახელწოდებით ვაკუუმ დიელექტრიკული მუდმივი $\epsilon_0$. მას წვრილი სტრუქტურის მუდმივი ეწოდება. ის პირველად 1916 წელს შემოიღო არნოლდ სომერფელდმა, რომელიც იყო ერთ-ერთი პირველი, ვინც სცადა განაცხადის გაკეთება. კვანტური მექანიკაელექტრომაგნიტიზმთან: $\alpha$ აკავშირებს ელექტრომაგნიტური (e) ურთიერთქმედების რელატივისტურ (c) და კვანტურ (h) მახასიათებლებს, რომლებიც მოიცავს დამუხტულ ნაწილაკებს ცარიელ სივრცეში ($\epsilon_0$). გაზომვებმა აჩვენა, რომ ეს მნიშვნელობა არის 1/137.03599976 (დაახლოებით 1/137).
$\alpha $-ს რომ სხვა მნიშვნელობა ჰქონდეს, მაშინ მთელი მსოფლიო შეიცვლება. არის თუ არა ეს ნაკლები სიმკვრივე მყარი, რომელიც შედგება ატომებისგან, შემცირდება ($\alpha^3 $-ის პროპორციულად), მოლეკულური ბმები გაწყდება დაბალ ტემპერატურაზე ($\alpha^2 $) და პერიოდულ სისტემაში სტაბილური ელემენტების რაოდენობა შეიძლება გაიზარდოს ($1/ \ალფა $). თუ $\alpha $ ძალიან დიდი აღმოჩნდებოდა, პატარა ატომური ბირთვები ვერ იარსებებდა, რადგან მათ დამაკავშირებელი ბირთვული ძალები ვერ შეძლებდნენ თავიდან აიცილონ პროტონების ურთიერთ მოგერიება. $\alpha >0.1 $-ისთვის ნახშირბადი ვერ იარსებებს.
ვარსკვლავებში ბირთვული რეაქციები განსაკუთრებით მგრძნობიარეა $\alpha $-ის მიმართ. ბირთვული შერწყმა რომ მოხდეს, ვარსკვლავის გრავიტაციამ საკმარისი უნდა შექმნას მაღალი ტემპერატურააიძულონ ბირთვები მიუახლოვდნენ ერთმანეთის მოგერიების ტენდენციის მიუხედავად. თუ $\alpha $ 0,1-ზე მეტი იქნებოდა, მაშინ შერწყმა შეუძლებელი იქნებოდა (თუ, რა თქმა უნდა, სხვა პარამეტრები, როგორიცაა ელექტრონის და პროტონის მასების თანაფარდობა, იგივე არ დარჩებოდა). $\alpha$-ის ცვლილება მხოლოდ 4%-ით იმოქმედებს ენერგიის დონეებზე ნახშირბადის ბირთვში იმდენად, რომ მისი გაჩენა ვარსკვლავებში უბრალოდ შეწყდება.
ბირთვული ტექნიკის დანერგვა
მეორე, უფრო სერიოზული, ექსპერიმენტული პრობლემა არის ის, რომ მუდმივებში ცვლილებების გაზომვა მოითხოვს მაღალი სიზუსტის აღჭურვილობას, რომელიც უნდა იყოს უკიდურესად სტაბილური. ატომური საათების შემთხვევაშიც კი, წვრილი სტრუქტურის მუდმივობის დრეიფტი შეიძლება მხოლოდ რამდენიმე წლის განმავლობაში თვალყური ადევნოთ. თუ $\alpha $ შეიცვლება 4 $\cdot$ $10^(–15)$-ზე მეტით სამ წელიწადში, ყველაზე ზუსტი საათი შეძლებს ამის აღმოჩენას. თუმცა მსგავსი არაფერი ჯერ არ დაფიქსირებულა. როგორც ჩანს, რატომ არ არის მუდმივობის დადასტურება? მაგრამ სამი წელი სივრცისთვის არის მყისიერი. ნელი, მაგრამ მნიშვნელოვანი ცვლილებები სამყაროს ისტორიაში შეიძლება შეუმჩნეველი დარჩეს.
მსუბუქი და მუდმივი წვრილი სტრუქტურა
საბედნიეროდ, ფიზიკოსებმა შემოწმების სხვა გზები იპოვეს. 1970-იან წლებში საფრანგეთის ატომური ენერგიის კომისიის მეცნიერებმა შენიშნეს გარკვეული მახასიათებლები მადნის იზოტოპურ შემადგენლობაში ურანის მაღაროდან გაბონში, ოკლოში. დასავლეთ აფრიკა): ჰგავდა ბირთვული რეაქტორის ნარჩენებს. როგორც ჩანს, დაახლოებით 2 მილიარდი წლის წინ, ოკლოში ბუნებრივი ბირთვული რეაქტორი ჩამოყალიბდა ( იხილეთ Divine Reactor, In the World of Science, No1, 2004).
1976 წელს ალექსანდრე შლიახტერმა ლენინგრადის ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტიდან შენიშნა, რომ ბუნებრივი რეაქტორების მოქმედება კრიტიკულად არის დამოკიდებული სამარიუმის ბირთვის სპეციფიკური მდგომარეობის ზუსტ ენერგიაზე, რომელიც იჭერს ნეიტრონებს. და თავად ენერგია მტკიცედ არის დაკავშირებული $\alpha $-ის მნიშვნელობასთან. ასე რომ, წვრილი სტრუქტურის მუდმივი ოდნავ განსხვავებული რომ ყოფილიყო, ჯაჭვური რეაქცია არ შეიძლებოდა მომხდარიყო. მაგრამ ეს მართლაც მოხდა, რაც ნიშნავს, რომ ბოლო 2 მილიარდი წლის განმავლობაში მუდმივი არ შეცვლილა 1 $\cdot$ $10^(–8)$-ზე მეტით. (ფიზიკოსები აგრძელებენ კამათს ზუსტი რაოდენობრივი შედეგების შესახებ ბუნებრივი რეაქტორის პირობების შესახებ გარდაუვალი გაურკვევლობის გამო.)
1962 წელს, პრინსტონის უნივერსიტეტიდან პ.ჯეიმს ე. პიბლსმა და რობერტ დიკმა პირველებმა გამოიყენეს ასეთი ანალიზი ძველ მეტეორიტებზე: იზოტოპების შედარებითი სიმრავლე, რომლებიც წარმოიქმნება მათი რადიოაქტიური დაშლის შედეგად, დამოკიდებულია $\alpha $-ზე. ყველაზე მგრძნობიარე შეზღუდვა დაკავშირებულია ბეტა დაშლასთან რენიუმის ოსმიუმად გადაქცევაში. მინესოტას უნივერსიტეტის კიტ ოლივის და ბრიტანეთის კოლუმბიის ვიქტორიის უნივერსიტეტის მაქსიმ პოსპელოვის ბოლო ნაშრომის თანახმად, $\alpha$ განსხვავდებოდა მისი ამჟამინდელი ღირებულებისგან 2 $\cdot $10^ მეტეორიტების წარმოქმნის დროს (–6). )$. ეს შედეგი ნაკლებად ზუსტია ვიდრე Oklo-ზე მიღებული მონაცემები, მაგრამ ის უფრო შორს მიდის დროში, აღმოცენებამდე. მზის სისტემა 4,6 მილიარდი წლის წინ.
იმისთვის, რომ გამოიკვლიონ შესაძლო ცვლილებები კიდევ უფრო ხანგრძლივ პერიოდებში, მკვლევარებმა ზეცას უნდა გაიხედონ. შორეული ასტრონომიული ობიექტების სინათლე მიდის ჩვენს ტელესკოპებში მილიარდობით წლის განმავლობაში და ატარებს იმ დროის კანონებისა და მსოფლიო მუდმივების ანაბეჭდს, როდესაც მან ახლახან დაიწყო მოგზაურობა და მატერიასთან ურთიერთქმედება.
სპექტრული ხაზები
ასტრონომები ჩაერთნენ მუდმივების ისტორიაში 1965 წელს კვაზარების აღმოჩენის შემდეგ, რომლებიც ახლახან აღმოაჩინეს და იდენტიფიცირებულნი იყვნენ როგორც ნათელი სინათლის წყაროები, რომლებიც მდებარეობდნენ დედამიწიდან დიდ მანძილზე. იმის გამო, რომ სინათლის გზა კვაზარიდან ჩვენამდე ძალიან გრძელია, ის აუცილებლად კვეთს ახალგაზრდა გალაქტიკების აირისებრ უბნებს. გაზი შთანთქავს კვაზარის შუქს სპეციფიკურ სიხშირეებზე, ასახავს ვიწრო ხაზების შტრიხ-კოდს მის სპექტრში (იხილეთ ჩარჩო ქვემოთ).
კვაზარის გამოსხივების ცვლილებების ძიება
როდესაც გაზი შთანთქავს სინათლეს, ატომებში შემავალი ელექტრონები ხტება დაბალიდან ენერგიის დონეებიუფრო მაღალზე. ენერგიის დონეები განისაზღვრება იმით, თუ რამდენად ძლიერად ინახავს ატომის ბირთვი ელექტრონებს, რაც დამოკიდებულია მათ შორის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების სიძლიერეზე და, შესაბამისად, წვრილი სტრუქტურის მუდმივზე. თუ ის განსხვავებული იყო სინათლის შთანთქმის დროს, ან სამყაროს კონკრეტულ რეგიონში, სადაც ეს მოხდა, მაშინ ელექტრონის ახალ დონეზე გადასატანად საჭირო ენერგია და სპექტრებში დაკვირვებული გადასვლების ტალღის სიგრძე უნდა იყოს. განსხვავდება იმისგან, რაც დღეს ლაბორატორიულ ექსპერიმენტებშია. ტალღის სიგრძის ცვლილების ბუნება კრიტიკულად არის დამოკიდებული ელექტრონების განაწილებაზე ატომურ ორბიტებზე. $\alpha$-ის მოცემული ცვლილებისთვის ზოგიერთი ტალღის სიგრძე მცირდება, ზოგი კი იზრდება. ეფექტების რთული ნიმუში ძნელია აგვერიოს მონაცემთა კალიბრაციის შეცდომებთან, რაც ასეთ ექსპერიმენტს უკიდურესად სასარგებლოს ხდის.
შვიდი წლის წინ რომ დავიწყეთ მუშაობა, ორი პრობლემის წინაშე დავდექით. პირველი, მრავალი სპექტრული ხაზის ტალღის სიგრძე არ არის გაზომილი საკმარისი სიზუსტით. უცნაურია, მაგრამ მეცნიერებმა გაცილებით მეტი იცოდნენ მილიარდობით სინათლის წლით დაშორებული კვაზარების სპექტრის შესახებ, ვიდრე ხმელეთის ნიმუშების სპექტრის შესახებ. ჩვენ გვჭირდებოდა მაღალი სიზუსტის ლაბორატორიული გაზომვები კვაზარის სპექტრების მათთან შესადარებლად და ექსპერიმენტატორები დავარწმუნეთ შესაბამისი გაზომვების გაკეთებაში. ისინი ჩაატარეს ენ თორნმა და ჯულიეტა პიკერინგმა ლონდონის საიმპერატორო კოლეჯიდან, მოგვიანებით კი გუნდებმა, რომლებსაც ხელმძღვანელობდნენ შვედეთის ლუნდის ობსერვატორიიდან სვენერიკ იოჰანსონი და ულფ გრიზმანი და რაინერ კლინგი (რაინერ კლინგი) სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტიდან. მერილენდი.
მეორე პრობლემა ის იყო, რომ წინა დამკვირვებლები იყენებდნენ ეგრეთ წოდებულ ტუტე ორეულებს, შთანთქმის ხაზების წყვილებს, რომლებიც ჩნდება ნახშირბადის ან სილიკონის ატომურ აირებში. მათ შეადარეს ინტერვალები ამ ხაზებს შორის კვაზარის სპექტრებში ლაბორატორიულ გაზომვებთან. თუმცა, ეს მეთოდი არ იძლეოდა ერთი კონკრეტული ფენომენის გამოყენების საშუალებას: $\alpha $-ის ცვალებადობა იწვევს არა მხოლოდ ატომის ენერგეტიკულ დონეებს შორის ინტერვალის ცვლილებას ყველაზე დაბალი ენერგიის დონესთან შედარებით (ძირითადი მდგომარეობა), არამედ. ასევე თავად ძირითადი სახელმწიფოს პოზიციის ცვლილება. სინამდვილეში, მეორე ეფექტი კიდევ უფრო ძლიერია, ვიდრე პირველი. შედეგად, დაკვირვების სიზუსტე იყო მხოლოდ 1 $\cdot$ $10^(–4)$.
1999 წელს ნაშრომის ერთ-ერთმა ავტორმა (Web) და ვიქტორ ვ. ფლამბაუმმა ავსტრალიის ახალი სამხრეთ უელსის უნივერსიტეტიდან შეიმუშავეს ტექნიკა ორივე ეფექტის გასათვალისწინებლად. შედეგად, მგრძნობელობა გაიზარდა 10-ჯერ. გარდა ამისა, შესაძლებელი გახდა შედარება განსხვავებული სახეობებიატომები (მაგ. მაგნიუმი და რკინა) და შეასრულეთ დამატებითი ჯვარედინი შემოწმება. რთული გამოთვლები უნდა განხორციელდეს, რათა ზუსტად დადგინდეს, თუ როგორ განსხვავდება დაკვირვებული ტალღის სიგრძე სხვადასხვა ტიპის ატომებში. უახლესი ტელესკოპებითა და სენსორებით შეიარაღებული, ჩვენ გადავწყვიტეთ გამოგვემოწმებინა $\alpha$-ის მდგრადობა უპრეცედენტო სიზუსტით მრავალი მრავალჯერადი ახალი მეთოდის გამოყენებით.
შეხედულებების გადახედვა
როდესაც ჩვენ დავიწყეთ ექსპერიმენტები, ჩვენ უბრალოდ გვინდოდა უფრო მეტი სიზუსტით დაგვედგინა, რომ წვრილი სტრუქტურის მუდმივი მნიშვნელობა ძველ დროში იგივე იყო, რაც დღეს არის. ჩვენდა გასაკვირად, 1999 წელს მიღებულმა შედეგებმა აჩვენა მცირე, მაგრამ სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი განსხვავებები, რაც შემდგომში დადასტურდა. 128 კვაზარის შთანთქმის ხაზის მონაცემების გამოყენებით, ჩვენ დავაფიქსირეთ $\alpha$-ის ზრდა 6 $\cdot$10^(–6)$-ით ბოლო 6-12 მილიარდი წლის განმავლობაში.
წვრილი სტრუქტურის მუდმივის გაზომვის შედეგები არ გვაძლევს საბოლოო დასკვნების გაკეთების საშუალებას. ზოგიერთი მათგანი მიუთითებს იმაზე, რომ ის ოდესღაც უფრო პატარა იყო, ვიდრე ახლაა, ზოგი კი არა. შესაძლოა α შეიცვალა შორეულ წარსულში, მაგრამ ახლა გახდა მუდმივი. (უჯრები წარმოადგენს მონაცემთა დიაპაზონს.)
თამამი პრეტენზიები მოითხოვს მყარ მტკიცებულებებს, ამიტომ ჩვენი პირველი ნაბიჯი იყო მონაცემთა შეგროვებისა და ანალიზის მეთოდების გულდასმით გადახედვა. გაზომვის შეცდომები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: სისტემატური და შემთხვევითი. შემთხვევითი უზუსტობებით, ყველაფერი მარტივია. თითოეულ ინდივიდუალურ განზომილებაში ისინი იღებენ სხვადასხვა მნიშვნელობა, რომლებიც, გაზომვების დიდი რაოდენობით, არის საშუალოდ და მიდრეკილია ნულისკენ. სისტემური შეცდომები, რომლებიც არ არის საშუალოდ გამოთვლილი, უფრო რთულია გამკლავება. ასტრონომიაში ასეთი გაურკვევლობა ყოველ ჯერზე გვხვდება. ლაბორატორიულ ექსპერიმენტებში, ინსტრუმენტების რეგულირება შესაძლებელია შეცდომების შესამცირებლად, მაგრამ ასტრონომებს არ შეუძლიათ სამყაროს „მორგება“ და მათ უნდა აღიარონ, რომ მონაცემთა შეგროვების ყველა მეთოდი შეიცავს თანდაყოლილ მიკერძოებას. მაგალითად, გალაქტიკების დაკვირვებული სივრცითი განაწილება მკვეთრად არის მიკერძოებული კაშკაშა გალაქტიკების მიმართ, რადგან მათი დაკვირვება უფრო ადვილია. ასეთი ცვლილებების გამოვლენა და განეიტრალება დამკვირვებლებისთვის მუდმივი გამოწვევაა.
პირველ რიგში, ჩვენ გავამახვილეთ ყურადღება ტალღის სიგრძის მასშტაბის შესაძლო დამახინჯებაზე, რომლის მიმართაც გაზომეს კვაზარის სპექტრული ხაზები. ის შეიძლება წარმოიშვას, მაგალითად, კვაზარებზე დაკვირვების „ნედლი“ შედეგების დაკალიბრებულ სპექტრში დამუშავების დროს. მიუხედავად იმისა, რომ მარტივი ხაზოვანი გაჭიმვა ან ტალღის სიგრძის სკალის შემცირება ზუსტად ვერ მიბაძავს $\alpha$-ის ცვლილებას, შედეგების ასახსნელად მიახლოებითი მსგავსებაც კი საკმარისი იქნება. თანდათანობით, ჩვენ აღმოვფხვრათ დამახინჯებასთან დაკავშირებული მარტივი შეცდომები კვაზარის დაკვირვების შედეგების ნაცვლად კალიბრაციის მონაცემების ჩანაცვლებით.
ორ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, ჩვენ ვიკვლევთ მიკერძოების სხვადასხვა მიზეზებს, რათა დავრწმუნდეთ, რომ მათი გავლენა უმნიშვნელოა. ჩვენ ვიპოვეთ სერიოზული შეცდომების მხოლოდ ერთი პოტენციური წყარო. ჩვენ ვსაუბრობთ მაგნიუმის შთანთქმის ხაზებზე. მისი სამი სტაბილური იზოტოპიდან თითოეული შთანთქავს სინათლეს სხვადასხვა ტალღის სიგრძით, რომლებიც ძალიან ახლოს არიან ერთმანეთთან და ჩანს კვაზარების სპექტრებში, როგორც ერთი ხაზი. იზოტოპების შედარებითი სიმრავლის ლაბორატორიული გაზომვების საფუძველზე, მკვლევარები აფასებენ თითოეული მათგანის წვლილს. მათი განაწილება ახალგაზრდა სამყაროში შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს დღევანდელისგან, თუ ვარსკვლავები, რომლებიც ასხივებენ მაგნიუმს, საშუალოდ უფრო მძიმე იქნებოდა, ვიდრე მათი დღევანდელი ანალოგები. ასეთი განსხვავებები შეიძლება მიბაძოს $\alpha$-ის ცვლილებას, მაგრამ ამ წელს გამოქვეყნებული კვლევის შედეგები მიუთითებს, რომ დაკვირვებული ფაქტები არც ისე მარტივად არის ახსნილი. იეშე ფენნერმა და ბრედ კ. გიბსონმა ავსტრალიის სვინბერნის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტიდან და მაიკლ ტ. მერფიმ კემბრიჯის უნივერსიტეტიდან დაასკვნეს, რომ იზოტოპების სიმრავლე, რომელიც საჭიროა $\alpha$ ცვლილების მიბაძვისთვის, ასევე გამოიწვევს აზოტის ჭარბ სინთეზს ადრეულ პერიოდში. სამყარო, რომელიც სრულიად შეუსაბამოა დაკვირვებებთან. ასე რომ, ჩვენ უნდა ვიცხოვროთ იმ შესაძლებლობით, რომ $\alpha$ შეიცვალა.
ხანდახან იცვლება, ხანდახან არა
სტატიის ავტორების მიერ წამოყენებული ჰიპოთეზის მიხედვით, კოსმიური ისტორიის ზოგიერთ პერიოდში წვრილი სტრუქტურის მუდმივი უცვლელი რჩებოდა, ზოგიერთში კი გაიზარდა. ექსპერიმენტული მონაცემები (იხ. წინა ჩანართი) შეესაბამება ამ ვარაუდს.
სამეცნიერო საზოგადოებამ მაშინვე დააფასა ჩვენი შედეგების მნიშვნელობა. მთელს მსოფლიოში კვაზარების სპექტრის მკვლევარებმა მაშინვე ჩაატარეს გაზომვები. 2003 წელს სერგეი ლევშაკოვის (სერგეი ლევშაკოვის) კვლევითი ჯგუფები სანქტ-პეტერბურგის ფიზიკა-ტექნიკური ინსტიტუტიდან. ჰამბურგის უნივერსიტეტის იოფემ და რალფ კვასტმა შეისწავლეს სამი ახალი კვაზარის სისტემა. გასულ წელს ჰუმ ჩანდმა და რაგუნათან შრიანანმა ინდოეთის ასტრონომიისა და ასტროფიზიკის საუნივერსიტეტო ცენტრიდან, პატრიკ პეტიჯანმა ასტროფიზიკის ინსტიტუტიდან და ბასტიენ არაცილმა LERMA-დან პარიზის კიდევ 23 შემთხვევა გააანალიზეს. არცერთმა ჯგუფმა ვერ იპოვა ცვლილებები $\alpha$-ში. ჩენდი ამტკიცებს, რომ ნებისმიერი ცვლილება 6-დან 10 მილიარდი წლის წინ უნდა იყოს მემილიონედზე ნაკლები.
რატომ გამოიწვია მსგავსმა მეთოდოლოგიებმა სხვადასხვა წყაროს მონაცემების გასაანალიზებლად ასეთი მკვეთრი შეუსაბამობა? პასუხი ჯერ არ არის ცნობილი. ამ მკვლევარების მიერ მიღებული შედეგები შესანიშნავი ხარისხისაა, მაგრამ მათი ნიმუშების ზომა და გაანალიზებული გამოსხივების ასაკი ჩვენზე მნიშვნელოვნად მცირეა. გარდა ამისა, ჩენდმა გამოიყენა მულტიპლეტი მეთოდის გამარტივებული ვერსია და სრულად არ შეაფასა ყველა ექსპერიმენტული და სისტემატური შეცდომა.
ცნობილმა ასტროფიზიკოსმა ჯონ ბაჰკოლმა პრინსტონიდან გააკრიტიკა თავად მულტიპლეტი მეთოდი, მაგრამ პრობლემები, რომლებსაც ის აღნიშნავს, არის შემთხვევითი შეცდომების კატეგორიაში, რომლებიც მინიმუმამდეა დაყვანილი დიდი ნიმუშების გამოყენებისას. ბეკოლი და ჯეფრი ნიუმენი ეროვნული ლაბორატორიიდან. ლოურენსმა ბერკლიში განიხილა ემისიის ხაზები და არა შთანთქმის ხაზები. მათი მიდგომა გაცილებით ნაკლებად ზუსტია, თუმცა შეიძლება მომავალში სასარგებლო აღმოჩნდეს.
საკანონმდებლო რეფორმა
თუ ჩვენი შედეგები სწორია, შედეგები იქნება უზარმაზარი. ბოლო დრომდე, არადამაკმაყოფილებელი იყო ყველა მცდელობა, შეეფასებინათ რა მოხდებოდა სამყაროსთან, თუ მშვენიერი სტრუქტურის მუდმივი შეიცვლებოდა. ისინი არ წავიდნენ იმაზე შორს, ვიდრე განიხილეს $\alpha$, როგორც ცვლადი იმავე ფორმულებში, რომლებიც მიღებულ იქნა იმ ვარაუდით, რომ ის მუდმივია. ვეთანხმები, ძალიან საეჭვო მიდგომაა. თუ $\alpha $ შეიცვლება, მაშინ უნდა შენარჩუნდეს მასთან დაკავშირებული ეფექტების ენერგია და იმპულსი, რაც გავლენას მოახდენს სამყაროს გრავიტაციულ ველზე. 1982 წელს იაკობ დ. ბეკენშტაინმა იერუსალიმის ებრაული უნივერსიტეტიდან პირველად განაზოგადა ელექტრომაგნიტიზმის კანონები არამუდმივ მუდმივებზე. მის თეორიაში $\alpha $ განიხილება ბუნების დინამიურ კომპონენტად, ე.ი. როგორც სკალარული ველი. ოთხი წლის წინ, ერთ-ერთმა ჩვენგანმა (ბაროუმ), ჰავარდ სენდვიკთან და ჟოაო მაგუეიხოსთან ერთად ლონდონის საიმპერატორო კოლეჯიდან, გააფართოვა ბეკენშტაინის თეორია გრავიტაციის ჩათვლით.
განზოგადებული თეორიის პროგნოზები მიმზიდველად მარტივია. ვინაიდან კოსმოსური მასშტაბით ელექტრომაგნეტიზმი გაცილებით სუსტია ვიდრე გრავიტაცია, $\alpha$-ის ცვლილებები რამდენიმე მემილიონედით არ ახდენს შესამჩნევ გავლენას სამყაროს გაფართოებაზე. მაგრამ გაფართოება მნიშვნელოვნად მოქმედებს $\alpha $-ზე ელექტრული და მაგნიტური ველის ენერგიებს შორის შეუსაბამობის გამო. კოსმოსური ისტორიის პირველი ათიათასობით წლის განმავლობაში რადიაცია დომინირებდა დამუხტულ ნაწილაკებზე და ინარჩუნებდა ბალანსს ელექტრულ და მაგნიტურ ველებს შორის. სამყაროს გაფართოებასთან ერთად რადიაცია შემცირდა და მატერია კოსმოსის დომინანტური ელემენტი გახდა. ელექტრული და მაგნიტური ენერგია არათანაბარი აღმოჩნდა და $\alpha $ დაიწყო ზრდა დროის ლოგარითმის პროპორციულად. დაახლოებით 6 მილიარდი წლის წინ, ბნელმა ენერგიამ დაიწყო დომინირება, რაც აჩქარებს გაფართოებას, რაც ართულებს ყველა ფიზიკური ურთიერთქმედების გავრცელებას თავისუფალ სივრცეში. შედეგად, $\alpha$ კვლავ თითქმის მუდმივი გახდა.
აღწერილი სურათი შეესაბამება ჩვენს დაკვირვებებს. კვაზარის სპექტრული ხაზები ახასიათებს კოსმიური ისტორიის იმ პერიოდს, როდესაც მატერია დომინირებდა და $\alpha$ გაიზარდა. ოკლოში ლაბორატორიული გაზომვებისა და კვლევების შედეგები შეესაბამება იმ პერიოდს, როდესაც ბნელი ენერგია დომინირებს და $\alpha$ მუდმივია. განსაკუთრებით საინტერესოა $\alpha$-ის ცვლილების გავლენის შემდგომი შესწავლა მეტეორიტებში არსებულ რადიოაქტიურ ელემენტებზე, რადგან ის საშუალებას გვაძლევს შევისწავლოთ გადასვლა ორ დასახელებულ პერიოდს შორის.
ალფა მხოლოდ დასაწყისია
თუ წვრილი სტრუქტურის მუდმივი იცვლება, მაშინ მატერიალური ობიექტები სხვაგვარად უნდა დაეცეს. ერთ დროს გალილეომ ჩამოაყალიბა სუსტი ეკვივალენტობის პრინციპი, რომლის მიხედვითაც ვაკუუმში მყოფი სხეულები ერთი და იგივე სიჩქარით ეცემა, მიუხედავად იმისა, თუ რისგან შედგება. მაგრამ $\alpha$-ის ცვლილებამ უნდა წარმოქმნას ძალა, რომელიც მოქმედებს ყველა დამუხტულ ნაწილაკზე. რაც უფრო მეტ პროტონს შეიცავს ატომი თავის ბირთვში, მით უფრო ძლიერად იგრძნობს მას. თუ კვაზარის დაკვირვების შედეგების ანალიზიდან გამოტანილი დასკვნები სწორია, მაშინ სხვადასხვა მასალისგან დამზადებული სხეულების თავისუფალი ვარდნის აჩქარება უნდა განსხვავდებოდეს დაახლოებით 1 $\cdot$10^(–14)$-ით. ეს 100-ჯერ უფრო მცირეა, ვიდრე ლაბორატორიაში გაზომვა, მაგრამ საკმარისად დიდი, რომ აჩვენოს განსხვავებები ექსპერიმენტებში, როგორიცაა STEP (კოსმოსში ეკვივალენტობის პრინციპის ტესტირება).
$\alpha $-ის წინა კვლევებში მეცნიერებმა უგულებელყვეს სამყაროს არაჰომოგენურობა. ყველა გალაქტიკის მსგავსად, ჩვენი ირმის ნახტომი საშუალოდ მილიონჯერ უფრო მკვრივია ვიდრე კოსმოსში, ამიტომ ის არ ფართოვდება სამყაროსთან ერთად. 2003 წელს ბაროუმ და კემბრიჯელმა დევიდ ფ. მოტამ გამოთვალეს, რომ $\alpha$ შეიძლება განსხვავებულად იქცეოდეს გალაქტიკაში, ვიდრე სივრცის ცარიელ რეგიონებში. როგორც კი ახალგაზრდა გალაქტიკა კონდენსირდება და მოდუნებისას გრავიტაციულ წონასწორობაში შედის, $\alpha$ ხდება მუდმივი გალაქტიკის შიგნით, მაგრამ აგრძელებს ცვლილებას გარეთ. ამრიგად, დედამიწაზე ექსპერიმენტები, რომლებიც ამოწმებენ $\alpha$-ის მდგრადობას, განიცდიან პირობების მიკერძოებულ შერჩევას. ჩვენ ჯერ არ უნდა გაერკვია, როგორ აისახება ეს სუსტი ეკვივალენტობის პრინციპის შემოწმებაზე. $\alpha$-ის სივრცითი ვარიაციები ჯერ არ დაფიქსირებულა. CMB-ის ერთგვაროვნებაზე დაყრდნობით, ბაროუმ ახლახან აჩვენა, რომ $\alpha $ არ იცვლება 1 $\cdot$ $10^(–8)$-ით მეტით ციური სფეროს რეგიონებს შორის, რომლებიც დაშორებულია $10^o$-ით.
ჩვენთვის რჩება ველოდოთ ახალი მონაცემებისა და ახალი კვლევების გაჩენას, რომლებიც საბოლოოდ დაადასტურებენ ან უარყოფენ ჰიპოთეზას $\alpha $-ის ცვლილების შესახებ. მკვლევარებმა ყურადღება გაამახვილეს ამ მუდმივზე, უბრალოდ იმიტომ, რომ მისი ვარიაციების გამო ეფექტები უფრო ადვილად შესამჩნევია. მაგრამ თუ $\alpha$ ნამდვილად ცვალებადია, მაშინ სხვა მუდმივებიც უნდა შეიცვალოს. ამ შემთხვევაში, უნდა ვაღიაროთ, რომ ბუნების შინაგანი მექანიზმები გაცილებით რთულია, ვიდრე გვეგონა.
ავტორების შესახებ:
ჯონ ბაროუ (ჯონ დ. ბაროუ), ჯონ ვებ (ჯონ კ. უები) ჩართული იყო ფიზიკური მუდმივების შესწავლით 1996 წელს ინგლისში, სასექსის უნივერსიტეტში ერთობლივი შაბათის დროს. შემდეგ ბაროუმ გამოიკვლია მუდმივების შეცვლის ახალი თეორიული შესაძლებლობები და ვებ ჩართული იყო კვაზარებზე დაკვირვებით. ორივე ავტორი წერს არამხატვრულ წიგნებს და ხშირად გამოდის სატელევიზიო გადაცემებში.
შეკვეთა- სამოთხის პირველი კანონი.
ალექსანდრე პოპი
ფუნდამენტური სამყაროს მუდმივები ისეთი მუდმივებია, რომლებიც გვაწვდიან ინფორმაციას მატერიის ყველაზე ზოგადი, ფუნდამენტური თვისებების შესახებ. ეს, მაგალითად, მოიცავს G, c, e, h, m e და ა.შ. საერთო რამ, რაც ამ მუდმივებს აერთიანებს, არის ინფორმაცია მათში. ამრიგად, გრავიტაციული მუდმივი G არის უნივერსალური ურთიერთქმედების რაოდენობრივი მახასიათებელი, რომელიც თან ახლავს სამყაროს ყველა ობიექტს - გრავიტაციას. სინათლის c სიჩქარე არის ბუნებაში ნებისმიერი ურთიერთქმედების გავრცელების მაქსიმალური შესაძლო სიჩქარე. ელემენტარული მუხტი e არის ელექტრული მუხტის მინიმალური შესაძლო მნიშვნელობა, რომელიც ბუნებაში არსებობს თავისუფალ მდგომარეობაში (ფრაქციული ელექტრული მუხტის მქონე კვარკები, როგორც ჩანს, თავისუფალ მდგომარეობაში არსებობენ მხოლოდ სუპერმკვრივ და ცხელ კვარკ-გლუონულ პლაზმაში). მუდმივი
h ზოლი განსაზღვრავს მინიმალურ ცვლილებას ფიზიკური რაოდენობა, რომელსაც მოქმედებას უწოდებენ და ფუნდამენტურ როლს ასრულებს მიკროსამყაროს ფიზიკაში. ელექტრონის დანარჩენი მასა m e არის ყველაზე მსუბუქი სტაბილური დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკების ინერციული თვისებების მახასიათებელი.
ზოგიერთი თეორიის მუდმივში ვგულისხმობთ მნიშვნელობას, რომელიც ამ თეორიის ფარგლებში ყოველთვის უცვლელად ითვლება. მუდმივების არსებობა ბუნების მრავალი კანონის გამოხატულებაში ასახავს რეალობის გარკვეული ასპექტების შედარებით უცვლელობას, რაც გამოიხატება კანონზომიერებების არსებობით.
თავად ფუნდამენტური მუდმივები c, h, e, G და ა.შ. ერთნაირია მეტაგალაქტიკის ყველა მონაკვეთისთვის და დროთა განმავლობაში არ იცვლება, ამიტომ მათ მსოფლიო მუდმივები ეწოდება. მსოფლიო მუდმივების ზოგიერთი კომბინაცია განსაზღვრავს რაღაც მნიშვნელოვანს ბუნების ობიექტების სტრუქტურაში და ასევე აყალიბებს რიგი ფუნდამენტური თეორიების ხასიათს.
განსაზღვრავს სივრცითი გარსის ზომას ატომური ფენომენებისთვის (აქ m e არის ელექტრონის მასა) და
ამ ფენომენებისთვის დამახასიათებელი ენერგიები; ზეგამტარებში ფართომასშტაბიანი მაგნიტური ნაკადის კვანტი მოცემულია რაოდენობით
სტაციონარული ასტროფიზიკური ობიექტების შემზღუდველი მასა განისაზღვრება კომბინაციით:
სადაც m N არის ნუკლეონის მასა; 120
კვანტური ელექტროდინამიკის მთელი მათემატიკური აპარატი ემყარება მცირე განზომილებიანი სიდიდის არსებობას
ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობის განსაზღვრა.
ფუნდამენტური მუდმივების განზომილებების ანალიზი იწვევს პრობლემის ახალ გაგებას მთლიანობაში. ცალკეული განზომილებიანი ფუნდამენტური მუდმივები, როგორც ზემოთ აღინიშნა, გარკვეულ როლს ასრულებენ შესაბამისი ფიზიკური თეორიების სტრუქტურაში. როდესაც საქმე ეხება ყველა ფიზიკური პროცესის ერთიანი თეორიული აღწერის შემუშავებას, სამყაროს ერთიანი მეცნიერული სურათის ფორმირებას, განზომილებიანი ფიზიკური მუდმივები ადგილს უთმობენ განზომილებიან ფუნდამენტურ მუდმივებს, როგორიცაა ამ როლი.
მუდმივები სამყაროს სტრუქტურისა და თვისებების ფორმირებაში ძალიან დიდია. წვრილი სტრუქტურის მუდმივი რაოდენობრივი მახასიათებელია ბუნებაში არსებული ოთხი ტიპის ფუნდამენტური ურთიერთქმედების - ელექტრომაგნიტური. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების გარდა, სხვა ფუნდამენტური ურთიერთქმედება არის გრავიტაციული, ძლიერი და სუსტი. უგანზომილებიანი ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მუდმივის არსებობა
ცხადია, იგი ითვალისწინებს მსგავსი განზომილებიანი მუდმივების არსებობას, რაც სხვა სამი ტიპის ურთიერთქმედების მახასიათებელია. ეს მუდმივები ასევე ხასიათდება შემდეგი განზომილებიანი ფუნდამენტური მუდმივებით - ძლიერი ურთიერთქმედების მუდმივი 
- სუსტი ურთიერთქმედების მუდმივი:
სად არის ფერმის მუდმივი
სუსტი ურთიერთქმედებისთვის;
გრავიტაციული ურთიერთქმედების მუდმივი:
მუდმივების რიცხვითი მნიშვნელობები 
დადგინდეს
ამ ურთიერთქმედების შედარებითი „სიძლიერე“. ამრიგად, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება დაახლოებით 137-ჯერ სუსტია, ვიდრე ძლიერი. ყველაზე სუსტია გრავიტაციული ურთიერთქმედება, რომელიც 10 39-ით ნაკლებია ძლიერზე. ურთიერთქმედების მუდმივები ასევე განსაზღვრავენ რამდენად სწრაფად ხდება ერთი ნაწილაკის მეორეში გარდაქმნა სხვადასხვა პროცესებში. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მუდმივი აღწერს ნებისმიერი დამუხტული ნაწილაკების გარდაქმნას იმავე ნაწილაკებად, მაგრამ მოძრაობის მდგომარეობის ცვლილებით პლუს ფოტონი. ძლიერი ურთიერთქმედების მუდმივი მეზონების მონაწილეობით ბარიონების ურთიერთ გარდაქმნების რაოდენობრივი მახასიათებელია. სუსტი ურთიერთქმედების მუდმივი განსაზღვრავს ელემენტარული ნაწილაკების ტრანსფორმაციის ინტენსივობას პროცესებში, რომლებიც მოიცავს ნეიტრინოებსა და ანტინეიტრინოებს.
აუცილებელია აღინიშნოს კიდევ ერთი უგანზომილებიანი ფიზიკური მუდმივი, რომელიც განსაზღვრავს ფიზიკური სივრცის განზომილებას, რომელსაც ჩვენ აღვნიშნავთ N-ით. ჩვენთვის ჩვეულებრივია, რომ ფიზიკური მოვლენები ხდება სამგანზომილებიან სივრცეში, ანუ N = 3, თუმცა განვითარება ფიზიკას არაერთხელ მოჰყოლია ისეთი ცნებების გაჩენა, რომლებიც არ ჯდება „საღი აზროვნებაში“, მაგრამ ასახავს ბუნებაში არსებულ რეალურ პროცესებს.
ამრიგად, "კლასიკური" განზომილებიანი ფუნდამენტური მუდმივები გადამწყვეტ როლს ასრულებენ შესაბამისი ფიზიკური თეორიების სტრუქტურაში. მათგან ყალიბდება ურთიერთქმედების ერთიანი თეორიის ფუნდამენტური განზომილებიანი მუდმივები - 
ეს მუდმივები და ზოგიერთი სხვა, ისევე როგორც სივრცის N განზომილება, განსაზღვრავს სამყაროს სტრუქტურას და მის თვისებებს.