宇宙的密码-精细结构常数

物理学中,有很多的常数,如光速、万有引力常数,然而这些常数都是有单位的,而在物理学中,有这么一个神奇的常数,名为精细结构常数,这个常数令得无数科学家为之着迷,其中甚至可能蕴含着宇宙的奥秘。

精细结构常数是一个没有单位的常数,数值大约是一百三十七分之一,它的表达式为:

其中e是电子电荷,ε0 是真空介电常数,h是普朗克常数、c是真空中的光速。也就是说,无论我们对米、千克、秒这些基本单位的定义如何改变,这个常数都是不变的。

这个常数本来表示的是氢原子中电子的运动速度与光速的比值,在后来的研究表明,任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来,精细结构常数就具有了全新的含义:它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量,或者说,它就是电磁相互作用的强度。

上世纪科学家分析了多个来自一百多亿光年外的恒星发出的光谱,发现了在一百二十亿年前的精细结构常数比现在的小了十万分之一,科学家们分析了这个常数改变的原因,推测可能是光速发生了变化。

这个变化虽然小,但是带来的后果却是可怕的,众所周知相对论的基本原理便是建立在光速不变的基础上,这就说明,爱因斯坦的相对论可能将要改写。而且精细结构常数的增大会使元素周期表中稳定元素减少,当它大于0.1时,碳原子将不复存在,到那时,所有的生物都将面临彻底的毁灭。

宇宙的密码——精细结构常数

当然,精细结构常数的增长是十分缓慢的,而且趋于恒定,这表明可能在几百亿年后停止变化。

这个常数的数值为什么偏偏是这个呢?其中又蕴含了多少宇宙的奥秘呢?几乎所有的理论物理学家都为此伤透了脑筋。著名诺贝尔奖得主费曼曾说:“它是物理学中最大的谜之一,一个该死的谜:一个魔数来到我们身边,可是没人能理解它。你也许会说,上帝之手写下了这个数字,而我们不知道他是怎样下的笔

发表评论
留言与评论(共有 0 条评论) “”
   
验证码:

相关文章

推荐文章