Dirac büyük sayılar hipotezi - Dirac large numbers hypothesis

Dirac sayıda hipotez ( LNH ) tarafından yapılan bir gözlem Paul Dirac boyut ölçekler 1937 bulunan oranlarda Evrenin kuvvet terazi edilene. Oranlar çok büyük, boyutsuz sayılar oluşturur: mevcut kozmolojik çağda yaklaşık 40 büyüklük sırası . Dirac'ın hipotezine göre, bu oranların görünürdeki benzerliği sadece bir tesadüf olmayabilir, bunun yerine şu sıra dışı özelliklere sahip bir kozmolojiyi ima edebilir :

• Yerçekimi sabitiyle temsil edilen yerçekimi kuvveti, evrenin yaşıyla ters orantılıdır :${\displaystyle G\propto 1/t\,}$
• Evrenin kütlesi, evrenin yaşının karesiyle orantılıdır: .${\displaystyle M\propto t^{2}}$
• Fiziksel sabitler aslında sabit değildir. Değerleri Evrenin yaşına bağlıdır.

Arka fon

LNH, Dirac'ın zamanının diğer teorisyenlerinin ilgisini çeken bir dizi çok sayıda 'tesadüf'e kişisel yanıtıydı. 'Tesadüf' ile başlayan Hermann Weyl evrenin, gözlenen yarıçapı iddia (1919), R _U , geri kalanı da enerji elektron çekim kendiliğinden enerji eşit olan bir parçacık hipotetik yarıçapı olabilir:

${\displaystyle {\frac {R_{\text{U}}}{r_{\text{e}}}}\yaklaşık {\frac {r_{\text{H}}}{r_{\text{e} }}}\yaklaşık 10^{42},}$

nerede,

${\displaystyle r_{\text{e}}={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}m_{\text{e}}c^{2}}},}$

${\displaystyle r_{\text{H}}={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}m_{\text{H}}c^{2}}},}$

${\displaystyle m_{\text{H}}c^{2}={\frac {Gm_{\text{e}}^{2}}{r_{\text{e}}}}}$

ve R _{, e} olan klasik elektron yarıçapı , m _{, e} , elektronun kütlesidir m _{, H} hipotetik parçacık kütlesi temsil eder, ve R _{, H} Elektrostatik yarıçapıdır.

Bu tesadüf, yukarıdaki oranları evrendeki tahmini yüklü parçacık sayısı olan N ile ilişkilendiren Arthur Eddington (1931) tarafından daha da geliştirildi :

${\displaystyle {\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}Gm_{\text{e}}^{2}}}\yaklaşık {\sqrt {N}}\yaklaşık 10^ {42}.}$

Weyl ve Eddington örneklere ek olarak, Dirac etkilenmişti ilkel-atom hipotezi ait Georges Lemaitre 1933 yılında Cambridge konuda kavramını dersler, bir varying- G kozmoloji çalışmalarına ilk göründüğü Edward Arthur Milne , Dirac'ın LNH'yi formüle etmesinden birkaç yıl önce. Milne, çok sayıda tesadüften değil, Einstein'ın genel görelilik teorisinden hoşlanmamasından ilham aldı . Milne için uzay, yapılandırılmış bir nesne değil, sadece bunun gibi ilişkilerin Einstein'ın vardığı sonuçlara uyum sağlayabileceği bir referans sistemiydi:

${\displaystyle G=\left({\frac {c^{3}}{M_{\text{U}}}}\sağ)t,}$

burada M _U evrenin kütlesi ve t evrenin yaşıdır. Bu bağıntıya göre G zamanla artar.

Dirac'ın çok sayıda tesadüfi yorumu

Yukarıdaki Weyl ve Eddington oranları, örneğin zaman bağlamında olduğu gibi çeşitli şekillerde yeniden ifade edilebilir:

${\displaystyle {\frac {ct}{r_{\text{e}}}}\yaklaşık 10^{40},}$

burada t , evrenin yaşı, bir ışık hızı ve r _e klasik elektron yarıçapıdır. Dolayısıyla, c = 1 ve r _e = 1 olan birimlerde , evrenin yaşı yaklaşık 10 ⁴⁰ birim zamandır. Bu aynı büyüklük sırası oranı olarak elektrik için yerçekimi kuvvetleri a arasındaki proton ve bir elektron : ${\görüntüleme stili c}$

${\displaystyle {\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}Gm_{\text{p}}m_{\text{e}}}}\yaklaşık 10^{40}.}$

Bu nedenle, yorumlama yükü arasında elektron , kütleleri ve proton ve elektron ve geçirgenlik faktörünün (1'e eşit) atom birimi, değeri yerçekimi sabiti , yaklaşık 10 ^-40 . Dirac , bunu zamana göre değişen olarak yorumladı . George Gamow , böyle bir zamansal varyasyonun Dirac'ın varsayımlarından zorunlu olarak çıkmadığını belirtse de , buna karşılık gelen bir G değişikliği bulunamadı. Ancak genel göreliliğe göre G sabittir, aksi takdirde korunan enerji yasası ihlal edilir. Dirac, Einstein alan denklemlerine uzay-zamanın yapısını yerçekimi ve elektromanyetik birimlerin oranı cinsinden tanımlayan bir ayar fonksiyonu β ekleyerek bu zorluğu karşıladı . Ayrıca LNH'deki diğer önemli konulardan biri olan maddenin sürekli yaratılması için alternatif senaryolar sağladı: ${\görüntüleme stili e}$ ${\displaystyle m_{\metin{p}}}$${\displaystyle m_{\metin{e}}}$${\displaystyle 4\pi \epsilon _{0}}$${\görüntüleme stili G}$${\displaystyle G\yaklaşık 1/t}$

• 'katkı' yaratma (yeni madde uzayda tek tip olarak yaratılır) ve
• 'Çarpıcı' yaratma (zaten kütle konsantrasyonlarının olduğu yerde yeni madde yaratılır).

Daha sonra gelişmeler ve yorumlar

Dirac'ın teorisi, çeşitli disiplinlerde önemli bir bilimsel literatüre ilham verdi ve ilham vermeye devam ediyor. Örneğin, jeofizik bağlamında , Edward Teller 1948'de yerçekimi kuvvetindeki varyasyonların paleontolojik verilerle tutarlı olmadığını savunduğunda LNH'ye ciddi bir itirazda bulundu . Bununla birlikte, George Gamow 1962'de parametrelerin basit bir revizyonunun (bu durumda Güneş Sistemi'nin yaşı) Teller'ın vardığı sonuçları nasıl geçersiz kılabileceğini gösterdi. Tartışma, LNH kozmolojilerinin seçimiyle daha da karmaşıklaşıyor : 1978'de G. Blake, paleontolojik verilerin 'çarpımsal' senaryo ile tutarlı olduğunu, ancak 'toplamsal' senaryo ile uyumlu olmadığını savundu. LNH lehinde ve aleyhinde olan argümanlar da astrofiziksel düşüncelerden yola çıkarak yapılmıştır. Örneğin, D. Falik LNH için deneysel sonuçlar ile tutarlı olduğu söylenebilir mikrodalga fon radyasyon Canuto ve Hsieh bu ileri ise bir tutarlı. Tarafından ortaya atılmıştır önemli tartışma yarattı Tek argüman Robert Dicke olarak bilinen 1961'de İnsani tesadüf veya ince ayar evren , sadece LNH içinde çok sayıda onlar parametrize beri akıllı varlıklar için gerekli bir tesadüf olduğunu bildiren füzyon arasında hidrojen içinde yıldızlar ve dolayısıyla karbon temelli yaşam başka türlü ortaya çıkmazdı.

Çeşitli yazarlar, Dirac ve çağdaşları tarafından ele alınan orijinal 'tesadüf'ün içine yeni sayı kümeleri sokmuş, böylece Dirac'ın kendi sonuçlarını genişletmiş ve hatta onlardan uzaklaşmıştır. (1947) Ürdün not (spesifik olarak, bir yıldız tipik yıldız için kütle oranı Chandrasekhar kütle , kendisi doğada bir sabit yakl. 1.44 güneş kütlesi) ve 10 bir elektron yaklaşır ⁶⁰ , 10, ilginç bir varyasyon ⁴⁰ ve tipik olarak sırasıyla Dirac ve Eddington ile ilişkilendirilen 10 ⁸⁰ . (Chandrasekhar kütlesini tanımlayan fizik, yerçekimi ince yapı sabitinin -3/2 gücü olan 10 ^-40 olan bir oran üretir .)

Modern çalışmalar

Birkaç yazar yakın zamanda, yaklaşık 120 büyüklük sırası olan başka bir büyük sayının önemini belirledi ve düşündü . Bu, örneğin, Nottale (1993) ve Matthews'in (1997) bir LNH bağlamında kozmolojik sabit için bir ölçekleme yasasıyla ilişkilendirdiği , vakumun enerji yoğunluğunun teorik ve gözlemsel tahminlerinin oranıdır . Carl Friedrich von Weizsäcker 10 tespit ¹²⁰ onun tarafından sınırlanan bir tipik nükleonun hacme evrenin hacim oranı ile Compton dalga boyu ve o temel olaylar ya da toplamı bu oranı tespit bit arasında bilgi evrenin. Valev (2019), kozmolojik parametreleri (örneğin evrenin yoğunluğu) ve Plank birimlerini (örneğin Planck yoğunluğu) birleştiren bir denklem buldu. Yoğunlukların bu oranı ve diğer oranlar (dört temel sabit kullanılarak - boşlukta ışık hızı c, Newton yerçekimi sabiti G, azaltılmış Planck sabiti ℏ ve Hubble sabiti H) 32.8 x 10 ¹²⁰ tam sayı olarak hesaplanır . Bu, makro dünyayı ve mikro dünyayı birbirine bağlayarak Dirac büyük sayılar hipotezinin kanıtını sağlar.

Ayrıca bakınız

• Boyutsuz fiziksel sabit
• Doğallık (fizik)
• Fiziksel sabitlerin zamanla değişimi

Referanslar

daha fazla okuma

• PAM Dirac (1938). "Kozmoloji için Yeni Bir Temel" . Londra A Royal Society of Proceedings . 165 (921): 199–208. Bibcode : 1938RSPSA.165..199D . doi : 10.1098/rspa.1938.0053 .
• PAM Dirac (1937). "Kozmolojik Sabitler". Doğa . 139 (3512): 323. Bibcode : 1937Natur.139..323D . doi : 10.1038/139323a0 . S2CID  4106534 .
• PAM Dirac (1974). "Kozmolojik Modeller ve Büyük Sayılar Hipotezi". Londra A Royal Society of Proceedings . 338 (1615): 439-446. Bibcode : 1974RSPSA.338..439D . doi : 10.1098/rspa.1974.0095 . S2CID  122802355 .
• GA Mena Marugan; S. Carneiro (2002). "Holografi ve büyük sayı hipotezi". Fiziksel İnceleme D . 65 (8): 087303. arXiv : gr-qc/0111034 . Bibcode : 2002PhRvD..65h7303M . doi : 10.1103/PhysRevD.65.087303 . S2CID  119452710 .
• C.-G. Şao; J. Shen; B. Wang; R.-K. Su (2006). "Dirac Kozmolojisi ve Çağdaş Evrenin Hızlanması". Klasik ve Kuantum Yerçekimi . 23 (11): 3707-3720. arXiv : gr-qc/0508030 . Bibcode : 2006CQGra..23.3707S . doi : 10.1088/0264-9381/23/11/003 . S2CID  119339090 .
• S. Ray; U. Mukhopadhyay; PP Ghosh (2007). "Büyük Sayı Hipotezi: Bir İnceleme". arXiv : 0705.1836 [ gr-qc ].
• A. Unzicker (2009). "Dirac, Sciama ve Dicke'in Kozmolojisine Terk Edilen Katkılarına Bir Bakış". Annalen der Fizik . 18 (1): 57–70. arXiv : 0708.3518 . Bibcode : 2009AnP...521...57U . doi : 10.1002/andp.200810335 . S2CID  11248780 .

Dış bağlantılar

• Dirac'ın büyük sayılar hipotezinden bahseden sesi
• Dirac'ın konuşmasının tam metni.
• Robert Matthews: Dirac'ın altmış yıl sonraki tesadüfleri
• Gizemli Eddington-Dirac Numarası