Turunan Murni dari Halus Halus – Struktur Konstan dan Sebagai Rasio Dua Konstanta Metalik Tidak Eksak

Para ahli teori di Konferensi Strings pada bulan Juli 2000 ditanya misteri apa yang masih harus diungkapkan pada abad ke-21. Para peserta diundang untuk membantu merumuskan sepuluh masalah terpenting yang belum terpecahkan dalam fisika dasar, yang akhirnya dipilih dan diberi peringkat oleh panel terhormat David Gross, Edward Witten dan Michael Duff. Tidak ada pertanyaan yang lebih berharga daripada dua masalah pertama yang masing-masing diajukan oleh Gross and Witten: # 1: Apakah semua parameter tak berdimensi (yang dapat diukur) yang mencirikan alam semesta fisik dapat dihitung secara prinsip atau beberapa hanya ditentukan oleh kecelakaan mekanis atau kuantum historis dan tak terhitung? # 2: Bagaimana gravitasi kuantum membantu menjelaskan asal mula alam semesta?

Sebuah artikel surat kabar tentang misteri-misteri milenial ini mengungkapkan beberapa komentar menarik tentang pertanyaan nomor satu. Mungkin Einstein memang "menaruhnya lebih tajam: Apakah Tuhan punya pilihan dalam menciptakan alam semesta?"- yang meringkas quandary # 2 juga. Meskipun tentu saja Yang Abadi 'mungkin' telah memiliki 'pilihan' dalam Penciptaan, argumen berikut ini akan menyimpulkan bahwa jawaban atas pertanyaan Einstein adalah tegas" Tidak. "Karena bahkan lebih pasti spektrum penuh yang belum pernah terjadi sebelumnya, parameter fisik fundamental yang tepat dapat diperhitungkan dalam a sistem Universal tanpa dimensi tunggal yang secara alami terdiri dari literal "Monolit. "

Demikian juga artikel itu melanjutkan untuk menanyakan apakah kecepatan cahaya, muatan listrik dan muatan listrik Planck secara tidak pandang bulu ditentukan – "atau apakah nilai-nilai harus menjadi apa adanya karena beberapa logika tersembunyi yang dalam. Jenis-jenis pertanyaan ini sampai pada titik dengan sebuah teka-teki yang melibatkan angka misterius yang disebut alfa Jika Anda membuat kuadrat muatan elektron dan kemudian membaginya dengan kecepatan cahaya kali Planck ('dikurangi') konstan (dikalikan dengan 4p kali dari permitivitas vakum), semua dimensi (metrik) (massa, waktu dan jarak) dibatalkan, menghasilkan apa yang disebut "angka murni" – alfa, yang lebih dari 1/137. Tapi mengapa tidak tepat 1/137 atau beberapa nilai lainnya seluruhnya? Fisikawan dan bahkan mistikus telah mencoba dengan sia-sia untuk menjelaskan mengapa. "

Yang mengatakan bahwa sementara konstanta seperti massa partikel fundamental dapat dinyatakan sebagai hubungan tanpa dimensi relatif terhadap skala atau rasio Planck ke unit massa yang lebih tepat diketahui atau tersedia, kebalikan dari alfa konstanta alel elektromagnetik secara unik tanpa dimensi. sebagai murni 'nomor struktur halus' a ~ 137.036. Di sisi lain, dengan asumsi yang unik, diskrit atau tepat numerik struktur halus ada sebagai "konstanta literal," nilai masih harus dikonfirmasi secara empiris sebagai rasio dua tidak tepat konstanta metrik yang ditentukan, 'h-bar dan muatan listrik e (kecepatan cahaya c menjadi tepat didefinisikan pada 1983 adopsi konvensi SI sebagai angka integer meter per detik.)

Jadi, teka-teki ini telah sangat membingungkan hampir sejak permulaannya, kesan saya ketika membaca artikel ini di koran pagi benar-benar mengherankan bahwa isu numerologi invariance layak mendapat pembedaan seperti itu oleh otoritas modern terkemuka. Karena saya telah obliquely terobsesi dengan nomor fs-dalam konteks model rekan saya A. J. Meyer untuk beberapa tahun, tetapi telah datang untuk menerima tekad eksperimental dalam praktek, merenungkan masalah tanpa dimensi secara berkala tidak berhasil. Oleh karena itu, pertanyaan Gross berfungsi sebagai katalisator dari kepuasan saya; mengenali posisi yang unik sebagai satu-satunya orang yang dapat memberikan jawaban yang secara kategoris lengkap dan konsisten dalam konteks parameter fundamental utama Meyer. Namun, naluri megah saya menyebabkan dua bulan sikap intelektual konyol sampai mengulangi prosedur sederhana yang dieksplorasi beberapa tahun sebelumnya. Saya hanya tampak pada hasil menggunakan nilai CODATA 98-00 dari Sebuah, dan solusi berikut ini segera dipukul dengan kekuatan heuristik penuh.

Untuk rasio struktur-halus secara efektif mengkuantisasi (melalui h-bar) kopling elektromagnetik antara unit diskrit muatan listrik (e) dan foton cahaya; dalam arti yang sama an bilangan bulat adalah discretely 'terkuantisasi' dibandingkan dengan 'fraksional kontinum' antara itu dan 240 atau 242. Satu dapat dengan mudah melihat apa artinya ini dengan mempertimbangkan bilangan bulat lain, 203, dari mana kita kurangi 2 eksponensial berbasis persegi 2pi. Sekarang tambahkan kebalikan dari 241 ke angka yang dihasilkan, mengalikan produk dengan log natural 2. Ini mengikuti bahwa perhitungan murni dari jumlah struktur-halus sama persis 137.0359996502301 … – yang di sini (/ 100) diberikan ke 15, tetapi dapat dihitung ke sejumlah tempat desimal.

Sebagai perbandingan, mengingat ketidakpastian eksperimental di h-bar dan e, evaluasi NIST bervariasi naik atau turun sekitar pertengahan 6 dari '965' dalam urutan invariant yang didefinisikan di atas. Tabel berikut sesuai memberikan nilai-nilai h-bar, e, rasio terhitung mereka sebagai dan pilihan NIST yang sebenarnya untuk Sebuah di setiap tahun arsip mereka, serta CODATA 1973, di mana standar dua digit +/- ketidakpastian eksperimental dalam huruf tebal dalam tanda kurung.

tahun…h- = Nh* 10 ^ -34 Js …… e = Ne * 10 ^ -19 C ….. h /e ^ 2 = Sebuah = ….. NIST value & Β± (SD):

2006: 1.054.571 628 (053) 1.602.176 487 (040) 137.035.999.661 137.035.999 679 (094)

2002: 1.054.571 680 (18x) 1,602.176 53o (14o) 137.035.999.062 137.035.999 11o (46Hai)

1998: 1.054.571 596 (082) 1.602.176 462 (063) 137.035.999.779 137.035.999 76o (50Hai)

1986: 1.054.572 66x (63x) 1,602,177 33x (49x) 137.035.989.558 137.035.989 5xx (61xx)

1973: 1.054.588 7xx (57xx) 1.602.189 2xx (46xx) 137.036.043.335 137.036. 04x (11x)

Jadi tampaknya pilihan NIST secara kasar ditentukan oleh nilai yang terukur untuk h dan sendiri. Namun, seperti yang dijelaskan di http://physics.nist.gov/cuu/Constants/alpha.html, Dengan minat 80's bergeser ke pendekatan baru yang memberikan penentuan langsung Sebuah dengan mengeksploitasi efek Hall kuantum, secara independen dikuatkan dengan teori dan percobaan dari anomali magnetik-momen elektron, sehingga mengurangi ketidakpastian yang telah disetel. Namun butuh waktu 20 tahun sebelum peningkatan ukuran momen magnetik g/ 2-faktor diterbitkan pada pertengahan 2006, di mana kelompok ini (dipimpin oleh Gabrielse untuk Hussle di Harvard.edu) perkiraan pertama untuk Sebuah adalah (A πŸ™‚ 137.035999. 710 (096) – menjelaskan ketidakpastian yang berkurang dalam daftar NIST baru, dibandingkan dengan yang ada di h-bar dan e. Namun, baru-baru ini terjadi kesalahan numerik dalam perhitungan QED awal (A πŸ™‚ ditemukan (kami akan menyebutnya sebagai kertas ke-2 B πŸ™‚ yang menggeser nilai a ke (B πŸ™‚ 137.035999. 070 (098).

Meskipun ini mencerminkan ketidakpastian yang hampir identik, penilaian ini jelas di luar nilai NIST yang sesuai dengan perkiraan untuk h-bar dan biaya dasar, yang secara independen ditentukan oleh berbagai eksperimen. NIST memiliki tiga tahun untuk menyelesaikan masalah ini, tetapi sementara itu menghadapi ironi memalukan dalam setidaknya 06-pilihan untuk h-bar dan e tampaknya sedikit condong ke arah yang diharapkan untuk Sebuah! Sebagai contoh, menyesuaikan tiga digit terakhir dari 06-data untuk h dan e agar sesuai dengan fs-number murni kami menghasilkan penyesuaian yang tidak dapat dipengaruhi sendiri ke dalam rasio h628 / e487.065. Jika kesalahan QCD telah dikoreksi sebelum publikasi NIST yang sebenarnya pada tahun 2007, itu agak mudah bisa disesuaikan secara merata ke h626 / e489; meskipun mempertanyakan koherensinya dalam 3-digit terakhir Sebuah sehubungan dengan data perbandingan 02 dan 98. Dalam hal apapun, perbaikan yang jauh lebih vokal dalam beberapa desain eksperimental akan diperlukan untuk pengurangan yang sebanding dalam kesalahan untuk h dan e untuk menyelesaikan masalah ini untuk selamanya.

Tetapi sekali lagi, bahkan kemudian tidak peduli seberapa 'tepatnya' ukuran metrik dipertahankan, itu masih jauh dari 'ketelitian literal', sementara nomor fs murni kami sesuai dengan nilai sekarang dari h628 / e487quite tepat. Dalam hal yang pertama, saya baru-baru ini menemukan seorang matematikawan bernama James Gilson (lihat http://www.maths.qmul.ac.uk/%7Ejgg/page5.html ) juga membuat angka murni = 137.0359997867 … mendekati standar 98-01 yang direvisi. Gilson lebih lanjut berpendapat dia menghitung banyak parameter dari model standar seperti rasio tanpa dimensi antara massa boson Z dan W yang lemah. Tapi aku tahu dia tidak pernah bisa membangun satu Proof yang mempekerjakan kesetaraan yang mampu menurunkan massa Z dan / atau W per se sejak saat itu dikonfirmasi massa yang berat quark dan Bidang Higgs (lihat esai yang direferensikan dalam kotak sumber daya), yang mereka hasilkan dari tautologi tanpa dimensi yang sama sekali over-riding. Untuk discreteness numerik dari fraksi 1/241 memungkinkan satu untuk membangun persamaan dimensi tanpa makna fisik. Jika salah satunya mengambil numerologi Gilson, atau nilai empiris halus Gabreilse et. al., untuk nomor fs, itu akan menghancurkan kesendirian ini, konsistensi diri dan kemampuan yang tepat menulis persamaan tak berdimensi yang bermakna! Sebaliknya, mungkin itu kemudian tidak terlalu mengejutkan bahwa setelah saya benar-benar 'menemukan' bilangan bulat 241 dan memperoleh jumlah denda yang tepat dari 'Nomor Monolit' yang dihasilkan, hanya dibutuhkan sekitar 2 minggu untuk menghitung semua enam quark massa memanfaatkan berdimensi nyata. analisis dan berbagai hubungan yang terstruktur dengan baik.

Tapi karena kita sekarang tidak benar-benar berbicara tentang jumlah struktur halus per se lebih dari integer 137, hasilnya jawaban yang pasti Pertanyaan Gross. Bagi mereka "parameter tanpa dimensi yang mencirikan alam semesta fisik" (termasuk alfa) adalah rasio antara parameter metrik yang dipilih yang tidak memiliki sistem pemetaan tanpa dimensi tunggal terpadu dari mana parameter metrik seperti massa partikel dihitung dari persamaan yang ditetapkan. 'Model standar' memberi satu sistem parameter tunggal, tetapi tidak berarti menghitung atau meramalkan salah satu dan / atau semua dalam satu sistem – sehingga parameter eksperimental dimasukkan secara sewenang-wenang.

Ironi akhir: Saya ditakdirkan untuk direndahkan sebagai 'numerologist' oleh 'eksperimentalis' yang terus gagal untuk mengenali bukti empiris yang keras untuk quark, Higgs atau massa hadron yang dapat digunakan untuk menghitung dengan tepat standar sekarang untuk yang paling tepat dikenal dan massa terberat dalam fisika energi tinggi (Z). Jadi contraire ghouls bodoh: konfirmasi empiris hanyalah ceri terakhir yang dipegang koki di atas sebelum dia menyajikan "Pudding Proof" tidak ada makhluk hidup yang bisa menahan diri hanya karena dia tidak merakitnya sendiri, jadi sebagai gantinya membuat tiruan berantakan yang sebenarnya tidak mirip. Untuk puding ini terbuat dari melon yang saya sebut Mumbers, yang benar-benar hanya bilangan, murni dan sederhana!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *