ثابت هاي فيزيکي، تا چه اندازه ثابت هستند؟!
اکثر ما با ثابت هاي فيزيکي تا حدودي آشنايي داريم و معمولاً آنها را با نماد هاي خاصي نشان مي دهيم. ثابت گرانش G (1)، ثابت هابل H ،(2) 
ثابت تراوايي مغناطيسي خلاء
(3)، ثابت گذردهی الکتریکی خلاء و صدها ثابت فيزيکي ديگر.
اما به راستي، ثابت هاي فيزيکي از کجا آمده اند؟از نتايج آزمايشگاهي؟
البته، ما از طريق آزمايش قادر به استخراج اين ثوابت هستيم، و از آنجا که در تمامي آزمايش ها آنها اعدادي يکسان هستند، دقت خود را در محاسبه ميزان اعشار آنها بالا مي بريم.
ولي ريشه اين اعداد کجاست؟
اين ثوابت در اصل به ساختار کلي عالم برمي گردد. يعني تأثير کل عالم بر جزء و خودش و از آنجا که تأثير تغييرات کل عالم بر جزء در زمان کوتاه بسيار بسيار کم است. برخي از اين ثوابت در طول هزاران و بلکه ميليون ها سال بدون تغيير هستند. و يا حداقل تا مدتي در آزمايش هاي ما غير قابل شناسايي هستند.
اما با گذشت زمان و پيشرفت علم، دانشمندان براساس شواهدي که يافته اند، ثابت کرده اند که اين ثوابت آنقدرها هم که فکر مي کرديم ثابت نيستند. به عنوان مثال، آنها پي برده اند، ثابت هابل که ميزان گسترش عالم مربوط است، در طول زمان هاي طولاني دستخوش تغيير خواهد شد. شواهد بسيار جديدي در دست است که ميزان شدت اشعه کيهاني در فضا، که در گذشته فکر مي کردند کاملاً يکنواخت و همگن است، آنقدرها هم همگن نيست و حسگرهاي بسيار قوي در خارج از جو زمين تا حدودي توانسته اند نا همگوني هايي را ثبت کنند.
اينها در واقع، مدل سازي هاي دانشمندان بر اساس ساختار کل عالم است، حتي اگر آنچه را مدل سازي مي کنند، يک جزء ناچيز باشد.
اگر تئوري انفجار بزرگ را قطعي بدانيم و بپذيريم که جهان در ابتدا نقطه اي به ابعاد صفر و چگالي بي نهايت بوده و سپس در زماني بسيار بسيار کوتاه شروع به بزرگ شدن کرده است، در آن لحظات اوليه، هيچ يک از روابط فيزيکي شناخته شده مصداقي نخواهد داشت؛ چرا که اين روابط بر اساس ساختار فعلي عالم بدست آمده اند و در آن زمان ساختار عالم کاملاً متفاوت بوده است، و اي بسا، ميليلياردها سال ديگر (اگر بشري وجود داشته باشد) ثوابت فيزيکي که ما امروز به کار مي بريم، براي فيزيکدانان آن زمان کاملاً تغيير کرده باشد.
سؤال ديگري که مطرح مي شود، اين است که آيا روابط فيزيک هم دستخوش تغيير مي شوند؟ مثلاً ما مي دانيم، که در مجاورت يک جسم فوق چگال مانند ابرنواخترها يا ماده تاريک، فيزيک نيوتني بي معنا است و قوانين نسبيت عام را وارد عمل مي کنيم.
حال، فرض کنيد انسان ها از ابتدا بر روي يک جسم ماده تاريک زندگي مي کردند. در آن صورت اصلاً درکي از فيزيک نيوتني نداشتند و يک اينشتيني بايد پيدا مي شد تا پيش بيني کند، که کراتي وجود دارند که جرم آنها بسيار بسيار کم است و قوانين فيزيک در آنجا از معادلات نيوتن پيروي مي کنند! و درک اين موضوع براي عامه مردم تا چه حد عجيب بود؟! حال، اگر اين موضوع را بسط دهيم ... نتيجه مي گيريم که ما در عالمي زندگي مي کنيم که خروج از آن ناممکن مي نمايد.
تمامي مدل سازها و محاسبات ما در دل اين عالم است، اکنون چه کسي مي تواند پيش بيني کند، که چه عوالم ديگري با چه ساختارهايي امکان وجود دارند و مدل سازي يک فيزيکدان در آن چگونه خواهد بود؟ پس بديهي است که تغيير ساختار عالم، مي تواند منجر به تغيير کل ثوابت فيزيکي و حتي خود مدل سازي هاي فيزيکي گردد.
امير راد
$توضيحات:
1. طبق قانون گرانش، دو جسم با اجرام نيرويي معادل به يکديگر وارد مي کنند که با مجذور فاصله عکس و با حاصل ضرب اجرام رابطه مستقيم دارد. ثابت گرانش G در اين رابطه، بصورت روبرو وارد ميشود
2. اين ثابت توسط منجمي آمريکايي با نام ادوين هابل کشف شده است، که براساس آن، همه اشياي مشاهده شده در فضاي عميق (فضاي ستاره اي ) يک شيفت دوپلر دارند،اين شيفت دوپلر سرعت کهکشان هاي مختلف را از زمين اندازه مي گيرد که متناسب با فاصله از زمين و بقيه اجرام ميان ستاره اي است و اين موضوع نشان دهنده انبساط جهان است. قانون هابل مشاهده فيزيکي مستقيم اين پديده است. اين قانون اولين بار از نسبيت عام بدست آمد و امروزه اين قانون از مهمترين شواهدي است که از مدل انفجار بزرگ حمايت مي کند. اين قانون اغلب به شکل:Dv=H نمايش داده مي شود که درآن vسرعت جرم آسماني، H ثابت هابل و D فاصله مناسبي است که نسبت به زمان تعيين مي شود ودر طي زمان تغيير مي کند.
آخرين اندازه گيري براي ثابت تناسب هابل در سال 2.10و توسط تلسکوپ فضايي هابل بدست آمده، که مقدار آن تقریبا
است.
3. کولمب نشان داد. نيروي جذبي و يا دفعي بين دو بار الکتريکي
و نيز دو قطب مغناطيسي
با مجذور فاصله رابطه داشته و رابطه اي مانند رابطه گرانش بيان رياضي نيروي الکترو مغناطيسي
که از سوي دوقطب مغناطيسي به يکديگر وارد مي شوند، چنين است:
(rفاصله بين دو قطب و 𝜇 ثابت تراوايي مغناطيسي يک محيط است ).
4. قانون کولن که واکنش هاي الکتروستاتيکي ميان بارهاي نقطه اي را توصيف مي کند. نخستين بار توسط کولن منتشر شد و منجر به گسترش نظريه الکترومغناطيسي گرديد. بيان رياضي اين قانون، به صورت
است( εثابت گذردهي يک محيط (دي الکتريک) است).
5.ماده تاريک که نبايد با انرژي تاريک و یا شار تاریک اشتباه شود، ماده اي است که از اثرات گرانشي روي ماده قابل ديدن و تابش زمينه استنباط شده که با اشعه الکترومغناطيسي غير قابل آشکارسازي است.وجود آن از تفاوت جرم بين کهکشان ها، خوشه هاو ... و عالمي که از ابزار ديناميکي در نسبيت در عام پديد آمده، در مقايسه با اشياء قابل رؤيت عالم که حاوي ستاره ها، گاز و غبارهاي ميان ستاره اي و...
فهميده شده است. ماده تاريک توسط فريتس زويکي در سال 1934 به عنوان شاهدي براي ماده گمشده در کهکشان ها معرفي شد. طبق محاسبات به عمل آمده، اين ماده 80 درصد ماده جهان را تشکيل مي دهد.
منابع:
دانشنامه آزاد انگليسي و فارسي اينترنتي، ويکي پديا
: لذت فيزيک -ش 18
ثابت تراوايي مغناطيسي خلاء(3)، ثابت گذردهی الکتریکی خلاء
و صدها ثابت فيزيکي ديگر. اما به راستي، ثابت هاي فيزيکي از کجا آمده اند؟از نتايج آزمايشگاهي؟
البته، ما از طريق آزمايش قادر به استخراج اين ثوابت هستيم، و از آنجا که در تمامي آزمايش ها آنها اعدادي يکسان هستند، دقت خود را در محاسبه ميزان اعشار آنها بالا مي بريم.
ولي ريشه اين اعداد کجاست؟
اين ثوابت در اصل به ساختار کلي عالم برمي گردد. يعني تأثير کل عالم بر جزء و خودش و از آنجا که تأثير تغييرات کل عالم بر جزء در زمان کوتاه بسيار بسيار کم است. برخي از اين ثوابت در طول هزاران و بلکه ميليون ها سال بدون تغيير هستند. و يا حداقل تا مدتي در آزمايش هاي ما غير قابل شناسايي هستند.
اما با گذشت زمان و پيشرفت علم، دانشمندان براساس شواهدي که يافته اند، ثابت کرده اند که اين ثوابت آنقدرها هم که فکر مي کرديم ثابت نيستند. به عنوان مثال، آنها پي برده اند، ثابت هابل که ميزان گسترش عالم مربوط است، در طول زمان هاي طولاني دستخوش تغيير خواهد شد. شواهد بسيار جديدي در دست است که ميزان شدت اشعه کيهاني در فضا، که در گذشته فکر مي کردند کاملاً يکنواخت و همگن است، آنقدرها هم همگن نيست و حسگرهاي بسيار قوي در خارج از جو زمين تا حدودي توانسته اند نا همگوني هايي را ثبت کنند.
اينها در واقع، مدل سازي هاي دانشمندان بر اساس ساختار کل عالم است، حتي اگر آنچه را مدل سازي مي کنند، يک جزء ناچيز باشد.
اگر تئوري انفجار بزرگ را قطعي بدانيم و بپذيريم که جهان در ابتدا نقطه اي به ابعاد صفر و چگالي بي نهايت بوده و سپس در زماني بسيار بسيار کوتاه شروع به بزرگ شدن کرده است، در آن لحظات اوليه، هيچ يک از روابط فيزيکي شناخته شده مصداقي نخواهد داشت؛ چرا که اين روابط بر اساس ساختار فعلي عالم بدست آمده اند و در آن زمان ساختار عالم کاملاً متفاوت بوده است، و اي بسا، ميليلياردها سال ديگر (اگر بشري وجود داشته باشد) ثوابت فيزيکي که ما امروز به کار مي بريم، براي فيزيکدانان آن زمان کاملاً تغيير کرده باشد.
سؤال ديگري که مطرح مي شود، اين است که آيا روابط فيزيک هم دستخوش تغيير مي شوند؟ مثلاً ما مي دانيم، که در مجاورت يک جسم فوق چگال مانند ابرنواخترها يا ماده تاريک، فيزيک نيوتني بي معنا است و قوانين نسبيت عام را وارد عمل مي کنيم.
حال، فرض کنيد انسان ها از ابتدا بر روي يک جسم ماده تاريک زندگي مي کردند. در آن صورت اصلاً درکي از فيزيک نيوتني نداشتند و يک اينشتيني بايد پيدا مي شد تا پيش بيني کند، که کراتي وجود دارند که جرم آنها بسيار بسيار کم است و قوانين فيزيک در آنجا از معادلات نيوتن پيروي مي کنند! و درک اين موضوع براي عامه مردم تا چه حد عجيب بود؟! حال، اگر اين موضوع را بسط دهيم ... نتيجه مي گيريم که ما در عالمي زندگي مي کنيم که خروج از آن ناممکن مي نمايد.
تمامي مدل سازها و محاسبات ما در دل اين عالم است، اکنون چه کسي مي تواند پيش بيني کند، که چه عوالم ديگري با چه ساختارهايي امکان وجود دارند و مدل سازي يک فيزيکدان در آن چگونه خواهد بود؟ پس بديهي است که تغيير ساختار عالم، مي تواند منجر به تغيير کل ثوابت فيزيکي و حتي خود مدل سازي هاي فيزيکي گردد.
امير راد
$توضيحات:
1. طبق قانون گرانش، دو جسم با اجرام
نيرويي معادل
به يکديگر وارد مي کنند که با مجذور فاصله عکس و با حاصل ضرب اجرام رابطه مستقيم دارد. ثابت گرانش G در اين رابطه، بصورت روبرو وارد ميشود
2. اين ثابت توسط منجمي آمريکايي با نام ادوين هابل کشف شده است، که براساس آن، همه اشياي مشاهده شده در فضاي عميق (فضاي ستاره اي ) يک شيفت دوپلر دارند،اين شيفت دوپلر سرعت کهکشان هاي مختلف را از زمين اندازه مي گيرد که متناسب با فاصله از زمين و بقيه اجرام ميان ستاره اي است و اين موضوع نشان دهنده انبساط جهان است. قانون هابل مشاهده فيزيکي مستقيم اين پديده است. اين قانون اولين بار از نسبيت عام بدست آمد و امروزه اين قانون از مهمترين شواهدي است که از مدل انفجار بزرگ حمايت مي کند. اين قانون اغلب به شکل:Dv=H نمايش داده مي شود که درآن vسرعت جرم آسماني، H ثابت هابل و D فاصله مناسبي است که نسبت به زمان تعيين مي شود ودر طي زمان تغيير مي کند.
آخرين اندازه گيري براي ثابت تناسب هابل در سال 2.10و توسط تلسکوپ فضايي هابل بدست آمده، که مقدار آن تقریبا
است. 3. کولمب نشان داد. نيروي جذبي و يا دفعي بين دو بار الکتريکي
و نيز دو قطب مغناطيسي 
با مجذور فاصله رابطه داشته و رابطه اي مانند رابطه گرانش بيان رياضي نيروي الکترو مغناطيسي 
که از سوي دوقطب مغناطيسي به يکديگر وارد مي شوند، چنين است: 
(rفاصله بين دو قطب و 𝜇 ثابت تراوايي مغناطيسي يک محيط است ).
4. قانون کولن که واکنش هاي الکتروستاتيکي ميان بارهاي نقطه اي را توصيف مي کند. نخستين بار توسط کولن منتشر شد و منجر به گسترش نظريه الکترومغناطيسي گرديد. بيان رياضي اين قانون، به صورت
است( εثابت گذردهي يک محيط (دي الکتريک) است).
5.ماده تاريک که نبايد با انرژي تاريک و یا شار تاریک اشتباه شود، ماده اي است که از اثرات گرانشي روي ماده قابل ديدن و تابش زمينه استنباط شده که با اشعه الکترومغناطيسي غير قابل آشکارسازي است.وجود آن از تفاوت جرم بين کهکشان ها، خوشه هاو ... و عالمي که از ابزار ديناميکي در نسبيت در عام پديد آمده، در مقايسه با اشياء قابل رؤيت عالم که حاوي ستاره ها، گاز و غبارهاي ميان ستاره اي و...
فهميده شده است. ماده تاريک توسط فريتس زويکي در سال 1934 به عنوان شاهدي براي ماده گمشده در کهکشان ها معرفي شد. طبق محاسبات به عمل آمده، اين ماده 80 درصد ماده جهان را تشکيل مي دهد.
منابع:
دانشنامه آزاد انگليسي و فارسي اينترنتي، ويکي پديا
: لذت فيزيک -ش 18
/ج
