Fizikai Szemle 1978. június [antikvár]

fizikai szemle AZ EÖTVÖS LORÁND FIZIKAI TÁRSULAT LAPJA Alapította Eötvös Loránd 1891-ben Mathematikai és Pliysikai Lapok néven XXVill. évfolyam 6. szám 1978. június ALAPVETŐ FIZIKAI ÁLLANDÓK ÉS IDŐBENI FEJLŐDÉSÜK P. A. M. Dirac Talahassee A nagy számoh hipotézise A kísérleti fizikusok számos fizikai állandót határoztak meg. Ezek az állandók általában dimenzióval rendelkező meimyiségék, ezért természetesen attól is függnek, hogy milyen egységeket használunk, centimétert, vagy lábat. Ezek az állandók elméleti szempontból nem túl érdekesek. Belőlük azonban összeállíthatunk dimenziótlan mennyiségeket is, amelyek már függetlenek az egységek megválasztásától. Csak ezek a dimenziótlan állandók azok, amelyek elméletileg érdekesek, és ma is csak ezekkel fogok foglalkozni. Ilyen a finomszerkezeti állandó reciproka heje^, (amely kb. 137), vagy a proton és az elektron tömegaránya, (kb. 1800), hogy csak a legfontosabbakat említsem. Ezeket a számokat hozzávetőlegesen egységnyi nagyságrendűeknek is vehetjük. Manapság a fizikusok véleménye az, hogy ezek a számok megmagyarázhatók. Most még nem tudjuk, hogy miért pontosan ekkora a számértékiik, de mégis érezzük, hogy erre létezik valamilyen magyarázat, és ahogyan a tudomány eleget fejlődik, ezek az értékek kiszámíthatóak lesznek. Ekkor majd le tudjuk írni őket, mint 4jr és az egyenleteinkben előforduló más faktorok kombinációit. Van egy másik alapvető probléma is: ez az elektron és a proton közti elektromos és gravitációs erő aránya. Az elektromos erő a gravitációs erő ynig niplt^, ahol y állandó. Ez az arány r-től független, pontosan m^. Kiszámít- hatjuk ezt a számot, eredményként kb. 10™-et kapunk. Ez borzasztóan nagy szám, eltérően az előzőektől. Felmerül a kérdés: „Hogyan magyarázzuk?" Hogyan adhat egy elmélet ilyen nagy számot? Ez komoly problémát jelent. Egy másik nagyon nagy szám kozmológiában adódik. Tudjuk, hogy az Univerzum tágul, mert a spkálgalaxisok távolodnak. Valamikor a távoli múltban az Univerzum teljes anyaga nagyon kis térfogatban zsúfolódott össze. Ez egy bizonyos értelemben felfogható egy kezdőpillanatnak, és P.A.M. Dirae előadást tartott a KFKI-ban (1977 július) a fenti témáról. A szöveget a „Physicist's Conception of Natm-e" (1973) kötetből fordította Szalay A. Sándor. ehhez viszonyíthatjuk a máig eltelt időt. Ezen a módon kiszámítható az Univerzum életkora. A legújabb becslések szerint ez körülbelül 20 milliárd óv. Ezt az időt az olyan mesterkélt egységek, mint pl. az év helyett sokkal célszerűbb atomi egységekben kifejezni. Az atomi egységeket valamilyen atomórával mérve már nem túl sokat számít, hogy melyik atomórát használjuk. Ha az Univerzum életkorát ezekben az egységekben fejezzüt ki, mérőszámként ismét egy 10™ körüli számot kapunk. Ez változhat egy néhányszor tizes faktori-al aszerint, hogy milyen atomórát használunk, de mindenképpen óriási nagy szám, körülbelül akkora, mint az elektromos ós gravitációs erők aránya. Ez az egybeesés véleményem szerint nem lehet véletlen. Erre kell valamilyen magyarázatnak lennie. Még ha az okot nem is ismerjüli, a kapcsolat puszta létéből értelmezni tudjuk ezt a számot: ym?mp|e' = az Univerzum életkora szorozva egy egységnyi számmal. Ha elfogadjuk ezt furcsa következményeket kapunk. Az Univerzum életkora nem állandó. Ahogyan az Univerzum öregszik, t egyre nagyobb lesz. Ha ynicmJe^ ezzel összefügg, szintén nem lehet állandó. Az Univerzum életkorával arányosan kell ennek is növekednie. Tehát arra a következtetésre jutottunk, hogy a gravitációs konstans y, ha atomi egységekben mérjük, nem állandó, hanem az Univerzum í életkorával változik, í-i-gyel arányosan. A gravitációs erő egyre gyengébb lesz az elektromos erőhöz képest. Ez a kiindulópontja annak az elméletnek, amelyről beszélni szeretnék. Ez tehát abból az alapvető feltevésből áll, hogy ezek az óriási számok valamilyen kapcsolatban állnak egymással. Ezt a feltevést terjesszük ki a következő módon: valahányszor egy nagyon nagy szám bukkan fel a természetben, ennek valamilyen módon kapcsolatban kell lennie az Univerzum életkorával, és így időben változnia kell. Ezt nevezzük a továbbiak során a nagy számoh hipotézisének. Ennek a kozmológiában rengeteg következménye lesz. Sok különböző kozmológiai elméletet javasoltak már. Eeltételezhetjük — mint józan kiindulási alapot — hogy Einstein relativitás- 272