समय के साथ भौतिक स्थिरांक कैसे बदल गए हैं

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

पिछले कुछ दशकों में भी स्थिरांक के आधिकारिक मूल्य बदल गए हैं। लेकिन अगर माप स्थिरांक के अपेक्षित मूल्य से विचलन दिखाते हैं, जो इतना दुर्लभ नहीं है, तो परिणाम एक प्रयोगात्मक त्रुटि माना जाता है। और केवल दुर्लभ वैज्ञानिक ही स्थापित वैज्ञानिक प्रतिमान के खिलाफ जाने और ब्रह्मांड की विविधता की घोषणा करने का साहस करते हैं।

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक (G) सबसे पहले न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के समीकरण में दिखाई दिया, जिसके अनुसार दो पिंडों की गुरुत्वाकर्षण परस्पर क्रिया का बल इन परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के द्रव्यमान के गुणनफल के अनुपात के बीच की दूरी के वर्ग से गुणा होता है। उन्हें। 1798 में हेनरी कैवेन्डिश द्वारा एक सटीक प्रयोग में पहली बार निर्धारित किए जाने के बाद से इस स्थिरांक का मान कई बार मापा जा चुका है।

माप के प्रारंभिक चरण में, परिणामों का एक महत्वपूर्ण बिखराव देखा गया, और फिर प्राप्त आंकड़ों का एक अच्छा अभिसरण देखा गया। फिर भी, 1970 के बाद भी, "सर्वश्रेष्ठ" परिणाम 6.6699 से 6.6745 तक होते हैं, अर्थात प्रसार 0.07% है।

सभी ज्ञात मौलिक स्थिरांकों में से, यह गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक का संख्यात्मक मान है जो कम से कम सटीकता के साथ निर्धारित किया जाता है, हालांकि इस मूल्य के महत्व को शायद ही कम करके आंका जा सकता है। इस स्थिरांक के सटीक अर्थ को स्पष्ट करने के सभी प्रयास असफल रहे, और सभी माप संभावित मूल्यों की एक विस्तृत श्रृंखला में बने रहे। तथ्य यह है कि गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक के संख्यात्मक मूल्य की सटीकता अभी भी 1/5000 से अधिक नहीं है, पत्रिका "नेचर" के संपादक ने "भौतिकी के चेहरे पर शर्म की जगह" के रूप में परिभाषित किया है।

80 के दशक की शुरुआत में। फ्रैंक स्टेसी और उनके सहयोगियों ने ऑस्ट्रेलिया में गहरी खदानों और बोरहोल में इस स्थिरांक को मापा, और उन्हें जो मूल्य प्राप्त हुआ वह वर्तमान में स्वीकृत आधिकारिक मूल्य से लगभग 1% अधिक था।

निर्वात में प्रकाश की गति

आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, निर्वात में प्रकाश की गति एक निरपेक्ष स्थिरांक है। अधिकांश आधुनिक भौतिक सिद्धांत इसी अभिधारणा पर आधारित हैं। इसलिए, निर्वात में प्रकाश की गति में संभावित परिवर्तन के प्रश्न पर विचार करने के खिलाफ एक मजबूत सैद्धांतिक पूर्वाग्रह है। किसी भी मामले में, यह प्रश्न वर्तमान में आधिकारिक तौर पर बंद है। 1972 से, निर्वात में प्रकाश की गति को परिभाषा के अनुसार स्थिर घोषित किया गया है और अब इसे 299792.458 ± 0.0012 k / s के बराबर माना जाता है।

जैसा कि गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक के मामले में, इस स्थिरांक के पिछले माप आधुनिक, आधिकारिक तौर पर मान्यता प्राप्त मूल्य से काफी भिन्न थे। उदाहरण के लिए, 1676 में रोमर ने एक मान निकाला जो वर्तमान मूल्य से 30% कम था, और 1849 में प्राप्त फ़िज़ौ के परिणाम 5% अधिक थे।

1928 से 1945 तक निर्वात में प्रकाश की गति, जैसा कि यह निकला, इस अवधि के पहले और बाद की तुलना में 20 किमी / सेकंड कम था।

40 के दशक के उत्तरार्ध में। इस स्थिरांक का मूल्य फिर से बढ़ने लगा। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि जब नए मापों ने इस स्थिरांक के उच्च मूल्य देना शुरू किया, तो पहले वैज्ञानिकों में कुछ आश्चर्य पैदा हुआ। नया मान पिछले एक की तुलना में लगभग 20 किमी / सेकंड अधिक निकला, जो कि 1927 में स्थापित एक के काफी करीब है। 1950 के बाद से, इस स्थिरांक के सभी मापों के परिणाम फिर से प्रत्येक के बहुत करीब निकले। अन्य (चित्र 15)। यह केवल अनुमान लगाने के लिए बनी हुई है कि यदि माप जारी रखा जाता तो परिणामों की एकरूपता कितनी देर तक बनी रहती। लेकिन व्यवहार में, 1972 में, निर्वात में प्रकाश की गति के आधिकारिक मूल्य को अपनाया गया, और आगे के शोध को रोक दिया गया।

द्वारा किए गए प्रयोगों में डॉ.प्रिंसटन में एनईसी अनुसंधान संस्थान में लिजुन वांग, आश्चर्यजनक परिणाम प्राप्त हुए। प्रयोग में विशेष रूप से उपचारित सीज़ियम गैस से भरे कंटेनर के माध्यम से प्रकाश दालों को पारित करना शामिल था। प्रायोगिक परिणाम अभूतपूर्व निकले - प्रकाश दालों की गति निकली 300 (तीन सौ) बार लोरेंत्ज़ परिवर्तनों (2000) से अनुमेय गति से अधिक!

इटली में, इतालवी राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद के भौतिकविदों के एक अन्य समूह ने माइक्रोवेव (2000) के साथ अपने प्रयोगों में, उनके प्रसार की गति प्राप्त की 25% ए आइंस्टीन के अनुसार अनुमेय गति से अधिक …

सबसे दिलचस्प बात यह है कि आइंशिन को प्रकाश की गति की अस्थिरता के बारे में पता था:

स्कूल की पाठ्यपुस्तकों से हर कोई माइकलसन-मॉर्ले प्रयोगों द्वारा आइंस्टीन के सिद्धांत की पुष्टि के बारे में जानता है। लेकिन व्यावहारिक रूप से कोई नहीं जानता कि इंटरफेरोमीटर में, जिसका उपयोग माइकलसन-मॉर्ले प्रयोगों में किया गया था, प्रकाश ने कुल मिलाकर 22 मीटर की दूरी तय की। इसके अलावा, प्रयोग एक पत्थर की इमारत के तहखाने में, व्यावहारिक रूप से समुद्र तल पर किए गए थे। इसके अलावा, प्रयोग 1887 में चार दिनों (8 जुलाई, 9, 11 और 12 जुलाई) के लिए किए गए थे। इन दिनों के दौरान, इंटरफेरोमीटर से डेटा 6 घंटे तक लिया गया था, और डिवाइस के बिल्कुल 36 मोड़ थे। और इस प्रायोगिक आधार पर, तीन व्हेल की तरह, ए आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष और सामान्य सिद्धांत दोनों की "शुद्धता" की पुष्टि टिकी हुई है।

बेशक, तथ्य गंभीर मामले हैं। इसलिए, आइए तथ्यों की ओर मुड़ें। अमेरिकी भौतिक विज्ञानी डेटन मिलर(1866-1941) 1933 में आधुनिक भौतिकी की समीक्षा पत्रिका में प्रकाशित, तथाकथित ईथर बहाव पर उनके प्रयोगों के परिणाम से अधिक की अवधि के लिए बीस साल अनुसंधान, और इन सभी प्रयोगों में उन्हें ईथर पवन के अस्तित्व की पुष्टि में सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए। उन्होंने 1902 में अपने प्रयोग शुरू किए और 1926 में उन्हें पूरा किया। इन प्रयोगों के लिए, उन्होंने के कुल बीम पथ के साथ एक इंटरफेरोमीटर बनाया 64 मीटर। यह उस समय का सबसे उत्तम व्यतिकरणमापी था, जो ए. माइकलसन और ई. मॉर्ले द्वारा अपने प्रयोगों में प्रयुक्त व्यतिकरणमापी से कम से कम तीन गुना अधिक संवेदनशील था। इंटरफेरोमीटर माप दिन के अलग-अलग समय पर, वर्ष के अलग-अलग समय पर लिए गए थे। उपकरण से रीडिंग 200,000 हजार से अधिक बार ली गई, और इंटरफेरोमीटर के 12,000 से अधिक मोड़ बनाए गए। उन्होंने समय-समय पर अपने इंटरफेरोमीटर को माउंट विल्सन (समुद्र तल से 6,000 फीट - 2,000 मीटर से अधिक) के शीर्ष पर उठाया, जहां, जैसा कि उन्होंने माना, ईथर हवा की गति अधिक थी।

डेटन मिलर ने ए आइंस्टीन को पत्र लिखे। अपने एक पत्र में, उन्होंने अपने चौबीस वर्षों के काम के परिणामों की सूचना दी, ईथर हवा की उपस्थिति की पुष्टि की। ए. आइंस्टीन ने इस पत्र का बहुत ही संदेह के साथ जवाब दिया और सबूत मांगे, जो उनके सामने पेश किए गए। फिर… कोई जवाब नहीं।

लेख का अंश ब्रह्मांड का सिद्धांत और वस्तुनिष्ठ वास्तविकता

लगातार फलक

प्लैंक का स्थिरांक (एच) क्वांटम भौतिकी का एक मूलभूत स्थिरांक है और सूत्र ई-एचυ के अनुसार विकिरण आवृत्ति (υ) को ऊर्जा क्वांटम (ई) से संबंधित करता है। इसमें क्रिया का आयाम है (अर्थात ऊर्जा और समय का उत्पाद)।

हमें बताया गया है कि क्वांटम सिद्धांत शानदार सफलता और अद्भुत सटीकता का एक मॉडल है: "क्वांटम दुनिया (…) के विवरण में खोजे गए कानून प्रकृति का सफलतापूर्वक वर्णन और भविष्यवाणी करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे वफादार और सटीक उपकरण हैं। कुछ में मामलों, सैद्धांतिक भविष्यवाणी और वास्तव में प्राप्त परिणाम के बीच संयोग इतना सटीक है कि विसंगतियां एक अरबवें हिस्से से अधिक नहीं होती हैं।"

मैंने ऐसे बयानों को इतनी बार सुना और पढ़ा है कि मैं यह मानने का आदी हो गया हूं कि प्लैंक के स्थिरांक का संख्यात्मक मान सबसे दूर के दशमलव स्थान के भीतर जाना जाना चाहिए।ऐसा लगता है कि ऐसा ही है: आपको बस इस विषय पर किसी संदर्भ पुस्तक को देखना होगा। हालांकि, यदि आप उसी गाइड के पिछले संस्करण को खोलते हैं तो सटीकता का भ्रम गायब हो जाएगा। इन वर्षों में, इस "मौलिक स्थिरांक" का आधिकारिक रूप से मान्यता प्राप्त मूल्य बदल गया है, जो एक क्रमिक वृद्धि की प्रवृत्ति को दर्शाता है।

प्लैंक के स्थिरांक के मूल्य में अधिकतम परिवर्तन 1929 से 1941 तक देखा गया, जब इसके मूल्य में 1% से अधिक की वृद्धि हुई। काफी हद तक, यह वृद्धि प्रयोगात्मक रूप से मापे गए इलेक्ट्रॉन चार्ज में एक महत्वपूर्ण बदलाव के कारण हुई थी, यानी प्लैंक स्थिरांक के माप इस स्थिरांक के प्रत्यक्ष मूल्य नहीं देते हैं, क्योंकि इसे निर्धारित करते समय, इसके परिमाण को जानना आवश्यक है इलेक्ट्रॉन का आवेश और द्रव्यमान। यदि एक या इससे भी अधिक दोनों अंतिम स्थिरांक अपने मान बदलते हैं, तो प्लैंक स्थिरांक का मान भी बदल जाता है।

ठीक संरचना स्थिरांक

कुछ भौतिक विज्ञानी सूक्ष्म संरचना स्थिरांक को मुख्य ब्रह्मांडीय संख्याओं में से एक मानते हैं जो एकीकृत सिद्धांत को समझाने में मदद कर सकते हैं।

प्रोफेसर स्वेनरिक जोहानसन और उनके स्नातक छात्र मारिया एल्डेनियस द्वारा अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल मर्फी (कैम्ब्रिज) के सहयोग से लुंड वेधशाला (स्वीडन) में किए गए मापों से पता चला है कि एक और आयामहीन स्थिरांक, तथाकथित ठीक संरचना स्थिरांक भी समय के साथ बदलता है।. निर्वात में प्रकाश की गति, एक प्राथमिक विद्युत आवेश और प्लैंक स्थिरांक के संयोजन से बनने वाली यह मात्रा एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो एक परमाणु के कणों को एक साथ रखने वाले विद्युत चुम्बकीय संपर्क की ताकत को दर्शाता है।

यह समझने के लिए कि क्या समय के साथ महीन संरचना स्थिरांक बदलती है, वैज्ञानिकों ने दूर के क्वासर से आने वाले प्रकाश की तुलना की - पृथ्वी से अरबों प्रकाश वर्ष दूर स्थित सुपर-उज्ज्वल वस्तुएं - प्रयोगशाला माप के साथ। जब क्वासर द्वारा उत्सर्जित प्रकाश ब्रह्मांडीय गैस के बादलों से होकर गुजरता है, तो एक सतत स्पेक्ट्रम बनता है जिसमें अंधेरे रेखाएं होती हैं जो दर्शाती हैं कि गैस बनाने वाले विभिन्न रासायनिक तत्व प्रकाश को कैसे अवशोषित करते हैं। लाइनों की स्थिति में व्यवस्थित बदलाव का अध्ययन करने और प्रयोगशाला प्रयोगों के परिणामों के साथ उनकी तुलना करने के बाद, शोधकर्ता इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि मांगे गए स्थिरांक में परिवर्तन हो रहा है। गली में एक आम आदमी के लिए, वे बहुत महत्वपूर्ण नहीं लग सकते हैं: 6 अरब वर्षों में एक प्रतिशत का केवल कुछ मिलियन, लेकिन सटीक विज्ञान में, जैसा कि आप जानते हैं, कोई छोटी चीजें नहीं हैं।

"ब्रह्मांड के बारे में हमारा ज्ञान कई मायनों में अधूरा है," प्रोफेसर जोहानसन कहते हैं। "यह अज्ञात है कि ब्रह्मांड में 90% पदार्थ किससे बना है - तथाकथित" डार्क मैटर "। जो हुआ उसके अलग-अलग सिद्धांत हैं। बिग बैंग के बाद। इसलिए, नया ज्ञान हमेशा काम आता है, भले ही वे ब्रह्मांड की वर्तमान अवधारणा के अनुरूप न हों।"