精细结构常量调研报告

精细结构常量调研报告

问:精细结构常数的介绍
  1. 答:精细结构常数,是物理学中一个重要的无量纲数,常用希腊字母α表示。精细结构常数表示电子运动速度和光速的比值,计算物肆公式培改为 α=e2/(4πε0cħ)(其中e是电子的电荷,ε0 是真空介电常数, ħ是约化普朗克常数,c 是真空中的光罩中轿速)。精细结构常数是一个数字,单位为1(或说是没有单位)1/α≈137.(03599976)(图为氢原子光谱,易见其中的明亮谱线)
问:精细结构常数α
  1. 答:物理学里面有个精细结构常数。从公式来看,α跟电荷e、普朗克常数h和光速c都有关系,可以说是几个常数的交叉点。如果α变,意味着几个常数都要变,所以他非常重要。
    1999年约翰韦伯发现α数值似乎会变。他根据夏威夷的一个天文望远镜观测到120亿光年之外的一个类星体发出的星光,发现α比现在的小。
    1970年有人发现地球历史上---20亿年前,曾经存在一些天然的核反应堆。估算那时的α值同现在几乎一样。后来有人做了最更精确的测量,认为跟今天的α值大约有十亿分之45的差异。御伏码
    2011年,韦伯的团队在智利的一个天文望远镜观测了另一个类星体的星光,这一次韦伯推算出来,以前的α值比现在要大。
    现在根据这些数据,韦伯得出的推论是:
    第一,α值极有可能是可变的;
    第二,这个变化是往大了变还是往小了变,与时间无关,与到我们这里的距离远近无关;
    第三,很可能与宇宙空间的方向有关。
    从这个事件的发展,可以看出科学家不放弃的精神。韦伯和他的团队总是在找适合观测的原理,甚至不惜全部推翻以前的理论基石。这也正是科学的可证伪的魅力。
    但我更喜欢的是物理学家对此的态镇哪厅橘度。以上这一切都可能是偶然的统计噪音。但是如果宇宙中真的存在特殊的方向,那说明我们仍然非常不了解这个宇宙。(也就是说我们以前的认识还存在很大的局限。)
    所以,如果在你的专业领域出现的了反常识的新东西,那么你的态度也应该是这样,先认为是偶然的统计噪音,然后随着证据越来越多,可能需要逐渐修正你的认知。
    如果不是你的专业领域,那么,你要做的是安静的观察,不要说一句话。
问:精细结构常数与光速的关系是怎样得出的?
  1. 答:精细结构常数,是物理学中一个重要的无量纲数,常用希腊字母α表示。精细结构常数表示电子在第一玻尔轨道上的运动速度和真空中光速的比值,计算公式为 α=e2/(4πε0cħ)(其中e是电子的电荷,ε0 是真空介电常数, ħ是约化普朗克常数,c 是真空中的光速)。精细友悉结构常数是一个数字,量纲为1(或说是无单位)1/α≈137.(03599976)。简述了精细结构常数(FSC)的定义和测量,介绍了J.Webb等人根据对遥远的类星体观测发现的FSC异常.他们所分析的光是宇宙早期时天体发出的光,发现那时α之值较小,故认为宇宙早期时光速值较大.介绍了P.Davies等于最近提出的理论观点,认为在创世大爆炸时光速非常大,据此容易解释宇宙的大尺度均匀性;如光速可变,就必须重新审查关于时空的理论(狭义相对论SR).为了解释Webb实验,本文提出了一个新观点,即认为在宇宙的早期光子速度较快、能量较大,亦即在那时光速值(c)和Planck常数值(h)均具有高于目前标准值的数据。从表面看来,精细结构常数α 只不过是另外一些物理常数的简单组合。然而,量子理论以后的发展表明,精细结构常数其实具有更为深刻的物理意义。无论是玻耳模型还是索末斐模型,它们都只是量子理论发展早期的一些半经典半量子的理论。它们虽然成功地解释了氢原子光谱及其精细结构,但是在处理稍为复杂一些的具好配乎有两个电子的氦原子时就遇到了严重的困难。以后薛定谔建立的量子波动力学对氢原子有了更好的描述。狄拉克又进一步把量子波动力学与相对论相结合起来,提出了电子的相对论性量子力学方程——狄拉克方程。狄拉克方程不但更好地解释了光谱卖腔的精细结构——认为它是电子的自旋磁矩与电子绕核运行形成的磁场耦合的结果,而且还成功地预言了正电子的存在。
  2. 答:简述了精细结构常数(FSC)的定义和测量,介绍了J.Webb等人根据对遥远的类星体观测发现的FSC异常.他们所分析的光是宇宙早期时天体发出的光,发现那时α之值昌脊较小,故认为宇宙早期时光速值较大.介绍了P.Davies等于最近提出的理论观点,认为耐野渗在创世大爆炸时光速非常大,据此容易解释宇宙的大尺度均匀性;如光速可变,就必须重新审查关于时空的理论(狭义相对论SR).为了解释Webb实验,本文提出了一个新观点,即认为在宇宙的早期光子速脊兆度较快、能量较大,亦即在那时光速值(c)和Planck常数值(h)均具有高于目前标准值的数据.
  3. 答:既然精细结构常数对电磁相互作用如此重要,自然有物理学家希望通过纯理论的手段计算出这个常数来。大半个世纪以来,这方面的尝试可以说是没有停顿过,有关的论文发表了一篇又一篇。然而到目前为止,还没有哪一位真正取得过成功。正如费因曼所说的:“这个数字自五十多年前发现以来一直是个谜。所有优段粗卜秀的理论物理学家都将这个数贴在墙上,为它大伤脑筋……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’”。英国物理学家爱丁顿(就是那个去非洲观测日全食验证广义相对论的爱丁顿)是最早一位尝试用纯理论方法计算精细结构常数的科学家凳知。他用握穗纯逻辑证明,精细结构常数应当等于1 / α = (162-16) / 2 + 16 = 136
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