Пути физики - Дирак П.А.М.
Скачать (прямая ссылка):
чисел, которыми оперирует математика! Единственная возможность объяснить
это число - связать его с возрастом Вселенной.
Говоря о возрасте Вселенной, я буду обращаться к общепринятой модели
большого взрыва, согласно которой в начальной стадии все вещество
Вселеннш было сконцентрировано в очень маленьком объеме, может быть, даже
в математической точке. Потом произошел гигантский взрыв, в результате
которого было выброшено множество сгустков вещества, движущихся с разными
скоростями, причем те, которые двигались быстрее, должны были
продвинуться дальше. В результате должна была возникнуть ситуация,
которую мы сейчас наблюдаем: все космические объекты от нас удаляются,
причем более далекие объекты удаляются быстрее, чем те, которые находятся
ближе. Скорость удаления пропорциональна пройденному расстоянию.
Можно принять другую модель, предложенную Леметром. Согласно этой модели
Вселенная начиналась с одного-единственного атома - с атома, который
заключал в себе огромную массу - всю массу Вселенной. Этот единственный
очень массивный атом был чрезвычайно радиоактивным. Он мгновенно распался
на части, которые претерпели дальнейший распад, распады продолжались, и
радиоактивность, которую мы наблюдаем сейчас, представляет собой просто-
остатки начальной радиоактивности. Предложенная схема довольно красива,
но для того, что я собираюсь сейчас вам рассказать, детали модели
несущественны.
Итак, мы заговорили о возрасте Вселенной. Понять, что это такое, можно с
помощью постоянной Хаббла, которая связывает скорость удаления
космических объектов с расстоянием до них. Хаббл обнаружил, что скорость
удаления пропорциональна расстоянию. Он смог точно проверить этот закон
лишь для ближайших объектов, но закон настолько хорошо выполнялся, что
его стали считать справедливым и на больших расстояниях. По отношению
скорости удаления к расстоянию можно определить, когда в прошлом все
вещество было первоначально сконцентрировано в очень маленьком объеме.
Так мы получим возраст Вселенной. Подобная оценка содержит много
неточностей, которые связаны с неточным измерением расстояний до очень
далеких объектов. Последняя оценка примерно дает:
t - 18- 10е лет.
69
Это число выражено в годах, т. е. в весьма искусственных единицах
измерения времени. Можно пользоваться другой единицей времени, из атомной
физики. Примем в качестве единицы, например, то время, за которое свет
проходит сквозь классический электрон:
е2/тес3.
Выразив i в этих единицах,' получим:
^ = 7 * 1038 e2/tnec3,
что по порядку совпадает с предыдущим большим числом (2-1039). "Это
совершенно удивительное совпадение",- скажете вы. Но я так не считаю. Я
думаю, должно существовать какое-то фундаментальное объяснение того, что
значения двух больших величин так близки друг к другу. Причину этого мы
не знаем, нам пока не удается ее разгадать, но когда появится больше
сведений об атомной физике и космологии, разгадка будет найдена.
Предположим, что между двумя этими числами существует какая-то связь,
которую установит теория будущего. Величина /=7-1039 не является
постоянной, она увеличивается со временем. Следовательно, если числа
взаимосвязаны, то величина е2Ютет^=2-1039 тоже должна расти со временем и
ее отношение к t должно оставаться неизменным.
Полученный результат можно представить в более удобном виде, если
воспользоваться системой единиц (будем называть их атомными единицами), в
которой заряд электрона е, его масса те и масса протона тр постоянны.
Поскольку величина e2!Gmemp изменяется со временем, само G в этих
единицах тоже должно меняться со временем и
e2lGmemp'~ t. (4)
Следовательно, в атомных единицах G обратно пропорционально времени:
' G ~ Г1. (5)
• Я буду все время говорить, что G меняется как t-1. Под этим следует
понимать, что "величина G, выраженная в атомных единицах, изменяется как
^_1". Поскольку G представляет собой размерную величину, ее закон
изменения со временем зависит от используемой системы единиц. Чтобы
выполнялся закон необходимо использовать атомные единицы.
Тогда напрашивается вывод, что безразмерные физические величины,
выраженные очень большими числами, связаны друг с другом. Этот
принцип я называю гипотезой больших
чисел. Согласно гипотезе больших чисел все очерь большие
70
безразмерные физические величины соотносятся друг с другом так же, как
величины /=7-1039 и e2/Gmemp.
Имеется еще одна очень большая безразмерная величина, которую нам нужно
рассмотреть. Я имею в виду полную массу Вселенной, выраженную, скажем, в
протонных массах. Мы получим, если угодно, полное число протонов и
нейтронов во Вселенной. Разумеется, Вселенная может оказаться
бесконечной, и тогда это число тоже будет бесконечным. В этом случае мы
не имели бы права его обсуждать, но зато могли бы вместо него
пользоваться другим числом. Достаточно рассмотреть часть Вселенной,
настолько близкую к нам, чтобы скорость ее удаления была, скажем, меньше
половины скорости света. Тогда мы будем иметь дело лишь с некоторым
