Posted By: LubosMotl (* Lumo King Superstring *) on 'CZscience'
Title: Re: Podivuhodne spravna volba konstant
Date: Thu Jan 18 21:04:33 1996
Zdravicko, fundamentalni konstantologove.
Mam malo casu, tak opravim, co me na Pavoukove postu nejvice pali.
V prvni rade nepovazuji c,G,h za fundamentalni konstanty, pouze za
dusledek spatne volby jednotek: lide treba drive nevedeli, ze teplo
je ekvivalentni praci, meli ruzne jednotky. Vcas poznali, ze to je
totez (Joule byl osvicen), proto dnes vyjadrujeme obe veliciny v Joulech.
Prevodni konstanta je dnes 1 (bezrozmerna). Drive se musilo teplo
prepocitavat na praci pomoci 4.2kcal/kJ apod...
(Jsem si vedom, ze v popularnich clancich - treba Grygarovych - se obcas
mluvi o c,G,h jako o zakladnich parametrech. Ac mam autory rad, nemaji
pravdu.)
Podobne Einstein zjistil, ze E=mc^2, ze hmota je ekvivalentni energii.
Ovsem typickym hmotam odpovidaji prilis velke energie, takze lide radeji
nechali ruzne jednotky pro oboje. (Preci jen, teorie relativity take prisla
prilis dlouho...)
Ovsem teoreticti fyzici (jak bych zaradil vsechny fundamentalni konstantology)
radi pracuji v prirozene soustave jednotek, kde c=1 (relativisticke
jednotky), hbar=1 (mala Planckova konstanta, kvantove jednotky),
G=1 (Newtonova gravitacni konstanta, obecne rel. jednotky...)
Kvantovi teoretici pole tedy pracuji s c=hbar=1, obecni relativiste
s c=G=1. Kdo tedy uznava relativitu, vyjadruje delku a cas stejnymi jednotkami
(coz se dela i jindy, pridanim privlastku 'svetelny' k roku apod.). Pokud
navic dame G=1, mame hmotnost ve stejnych jednotkach jako delku.
Pokud naopak navic hbar=1, mame frekvenci (tj. prevraceny cas ci prevracenou
delku) ve stejnych jednotkach jako energii (tj.hmotu).
(Prirozene stavime take Boltzmannovu konstantu k=1 a vyjadrujeme teploty
pomoci ekvivalentnich energii na dva stupne volnosti kT...)
Teorie superstrun spojuje oba typy teorii, proto pracuje s c=hbar=G=1.
Kazda velicina je pak bezrozmerna a smysluplne konstanty jsou bezrozmerne.
I delka je pak bezrozmerna; elementarni delka rovna jedne je tzv. Planckova
delka 10^{-35}m, o tolik mensi nez elektron, o kolik je elektron mensi nez
Pavouk... teprve na teto extremne kratke vzdalenosti hraji roli kvantove jevy
i pro gravitaci. Planckovu delku, cas... muzete spocitat vhodnym pronasobenim
mocnin c,hbar,G, abyste dostali velicinu spravneho rozmeru.
Tak treba konstanta jemne struktury e^2/4pi.hbar.c = 1/137.03604....
zatim nema vysvetleni. Stejne tak nema zatim vysvetleni pomer hmot mionu
a elektronu, nebo treba protonu a elektronu: Jara Cimrman spocital, ze
pomer
m_p / m_e = 6.pi^5 = 1836.12....
(Samozrejme, jde jen o nahodu a cimrmanovsky vtip, proton je tak slozity, ze
pomer hmotnosti k elektronu se sotva da vyjadrit jednoduse jako 6pi^5.)
Takovych fundamentalnich konstant je ve standardnim modelu cca 20.
[ Vezmete si, jaky to je pokrok. Lide nejdrive nevedeli o svete takrka nic
kvantitativniho. Pak zacali vymyslet prvni teorie - a tyto teorie potrebovaly
plno parametru: hustoty vsech prvku, jejich permitivity... stovky dalsich
konstant. Soucasne s timto rustem objemu tabulek se rozvijela i sjednocujici
teorie, ktera pocet zakladnich (dale nevypocitatelnych) konstant zase
redukovala. Dnes uz umeji lide pocitat velmi presne energeticke hladiny
a ruzne materialove konstanty vsemoznych latek (prvku a jednodussich
sloucenin) a malokdo v obraze pochybuje o tom, ze uspech muze pokracovat i
pro stale slozitejsi latky... Potrebuji uz jen parametry ze standardniho
modelu. ]
Jde o vazebne konstanty pro elmg, silnou, slabou interakci, stredni
vakuove hodnoty Higgsovych poli (ktere davaji hmoty fermionum apod.)...
Teorie GUT velkeho sjednoceni (Grand Unification Theory) sjednocuji
elektroslabou (uz sjednocenou elmg+slabou) se silnou, cimz davaji jen
jednu vazebnou konstantu pro vsechny, ovsem vzroste pocet ruznych
kondenzatu (vev, stredni vak. hodnoty) Higgsovych poli apod.
Teorie superstrun typicky nabizi vysvetleni vsech techto konstant,
ovsem v praktickych vypoctech jich par ponechava volnych (jednu coupling
konstantu, obcas i jine apod.)
Antropicky princip
^^^^^^^^^^^^^^^^^^
Superstringy davaji idealni reseni - vysvetleni vsech konstant. Vstupni
parametry stringu jsou jen diskretni - a zadne spojite bezrozmerne parametry
se nezjevuji. Svety jine diskretni jsou bud nemozne i matematicky,
nebo v nich alespon nevznikne inteligentni bytost.
Je tedy velka nadeje, ze superstruny se OBEJDOU bez antropickeho principu,
potrebneho drive.
ANTROPICKY PRINCIP je nastroj, ktery dava vysvetleni, proc jsou vsechny
konstanty tak dobre naladeny, ze tu muzeme zit: rika totiz logickou vec,
ze ve svete, kde jsou konstanty naladeny spatne, ze nemuze vzniknout
inteligentni pozorovatel, nemuze vzniknout take nikdo, kdo by si STEZOVAL,
ze jsou spatne, protoze na stezovani je treba inteligence.
Celkove - kazdy svet, ve kterem nekdo posuzuje kvalitu konstant,
ma tyto konstanty naladeny spravne.
Tedy antropicky princip je vlastne takove esteticky ne zcela uspokojive
reseni, ktere i v pripade mene sofistikovanych teorii nabizi nahradu za Boha.
> ...dosavadni teologicke smerovani bylo pouhou slepou ulickou,
> jsem se rozhodl to uvest pouze zde.
>
To jsi jim rekl moc hezky. :)
> rozhodl hodnotu konstant nastavit prave tak jak to
> pozorujeme v nasen Vesmiru. Tento spidericky (nekterymi
> autory tez oznacovany jako antropicky) princip nam rika,
> ze volba byla provedena tak, aby byla umoznena existence
> nejvyssi formy hmoty a sice existence Pavouka.
>
Doufam, ze v novejsi verzi me take pripises, alespon na druhe misto, coz
Pavouku? :) My nejsme nafoukani - my jsme akorat dokonali a nejvyssi forma
hmoty. ;-) (Doufam, ze i ty to rikas v zertu, jako ja...)
Dimenze = 3+1
^^^^^^^^^^^^^
Ano, jedna casove dimenze je tak akorat na dobrodruzne pribehy.
Svet s nejvyse dvema prostorovymi rozmery neobsahuje ani psa s oddelenym
ritnim a ustnim otvorem, protoze kdyz by sezral a vykadil kost, rozrizla
by ho na dva kusy...
Svet s vice dimenzemi nema vazane atomy... Navic existuji zajimave clanky
ukazujici, ze vicerozmerne svety jsou podle superstrun nepravdepodobne...
Kdyby neutron byl trosku lehci, protony v jadre by pohlcovaly elektrony
a vytvarely neutronovou hmotu. Kdyby byl zase tezsi (o nejaky ten kousek,
nestaci o libovolne malo), asi by se zase vetsina neutronu rozpadla a nemohly
by vzniknout ruzne izotopy... to by vse byla velka rana pro zivot.
Kdyby polomer vesmiru byl treba srovnatelny s atomarni delkou, take
by tu nic extra nevzniklo.
Kosmologicka konstanta je kolem nuly nebo presne nula. Kdyby byla moc kladna,
vesmir by se hned smrstil a nic by nestacilo vzniknout. Kdyby moc zaporna,
vesmir by se rozepl moc rychle a skoncil by hned v ridke forme, nestacily by
se zformovat galaxie apod.
> ...pekny a nazorny priklad, proc nemohou zaroven
> existovat dve ruzne hodnoty h.
>
Teto pasazi vubec nerozumim. (Resp., prijde mne zmatena.) A jo, dodatecne
mne doslo... Pavouk asi uvazoval jakousi sirsi tridu teorii, ktere maji
'dve' rychlosti svetla a jen jedna z nich (s c=c_OK) je relativisticka.
K takovemu zobecnovani nevidim sebemensi duvod. Pak bychom mohli hledat
i mezi teoriemi, ktere nejsou invariantni vuci rotaci...
Jednoduchou obmenou dostavame odpoved na Pavoukovu otazku, tato odpoved
vsak nema vubec zadnou hodnotu: nemohou byt dve hodnoty h, protoze
by to bylo v rozporu s kvantovou mechanikou; kdyby napr. h ze vztahu
E=h.f bylo jine nez h ve Schr. rovnici, oscilovala by pravdepodobnost,
ze se foton nekde nachazi... nebo by se nezachovavala energie (protoze
energie fotonu by byla pocitana spatne...) atd.atd.
> Vsechny Vas zdravi Pavouk... a Lumidek, nejvyssi formy hmoty :)
///// Superstring theory is the language in which God wrote the world.
/// O __ Your Lumo ;-) motl@menza.mff.cuni.cz
///
///_______/ http://www.ms.mff.cuni.cz/acad/webik/~lmot2220/czlumwin.html
Mozna az jednoho velekrasneho dne - 32.unora 1996 - stane se vule bozi...