(Таталцлын тогтмол - хэмжээ нь тогтмол биш)

1-р хэсэг

Зураг 1

Физикийн хувьд таталцлын хүчинтэй холбоотой ганц л тогтмол байдаг - таталцлын тогтмол (G). Энэ тогтмолыг туршилтаар олж авсан бөгөөд бусад тогтмолуудтай ямар ч холбоогүй. Физикийн хувьд үүнийг суурь гэж үздэг.

Хэд хэдэн нийтлэлийг энэ тогтмолд зориулах болно, би түүний тогтмол байдлын үл нийцэл, түүний суурь байхгүй байгааг харуулахыг хичээх болно. Бүр тодруулбал, доор нь суурь байдаг, гэхдээ энэ нь арай өөр юм.

Тогтмол таталцлын утга нь юу вэ, яагаад үүнийг маш болгоомжтой хэмждэг вэ? Ойлгохын тулд бүх нийтийн таталцлын хууль руу буцах хэрэгтэй. Физикчид яагаад энэ хуулийг хүлээн зөвшөөрсөн бэ, үүнээс гадна тэд үүнийг "хамгийн том ерөнхий дүгнэлт" гэж нэрлэж эхлэв хүний ​​оюун ухаан". Түүний томъёолол нь энгийн: хоёр бие бие биендээ тэдгээрийн хоорондох зайн квадраттай урвуу, массын үржвэртэй шууд пропорциональ хүчээр ажилладаг.

Г- таталцлын тогтмол

Энэхүү энгийн томьёоноос маш олон ач холбогдолгүй дүгнэлт гарсан боловч таталцлын хүч хэрхэн, юунаас болж үйлчилдэг вэ гэсэн үндсэн асуултуудад хариулт алга байна.

Энэ хууль нь таталцлын хүч үүсэх механизмын талаар юу ч хэлээгүй боловч өнөөг хүртэл ашиглагдаж байгаа бөгөөд цаашид олон зууны турш ашиглагдах болно.

Зарим эрдэмтэд түүнийг шоолж, зарим нь шүтэн биширдэг. Хоёулаа үүнгүйгээр хийж чадахгүй, учир нь ... Үүнээс илүү сайн зүйл зохион бүтээгдсэн эсвэл нээгдээгүй. Сансрын хайгуулын ажилчид энэ хуулийн төгс бус байдлыг мэддэг тул сансрын хөлөг хөөргөх бүрийн дараа шинэ мэдээллээр шинэчлэгддэг залруулгын хүснэгтийг ашигладаг.

Онолчид энэ хуулийг засах, нэмэлт коэффициент оруулах, таталцлын тогтмол G хэмжигдэхүүнд алдаа байгааг нотлох баримтыг хайж байгаа боловч юу ч үндэслээгүй бөгөөд Ньютоны томъёо анхны хэлбэрээрээ хэвээр байна.

Энэ томьёог ашиглан тооцоололд олон янзын тодорхой бус, алдаатай байдгийг харгалзан үзвэл үүнийг засах шаардлагатай хэвээр байна.

Ньютоны илэрхийлэл нь өргөн тархсан: "Таталцал бол бүх нийтийн", өөрөөр хэлбэл таталцал нь бүх нийтийнх юм. Энэ хууль нь орчлон ертөнцийн хаана ч байсан хоёр биет хоорондын таталцлын харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог; Энэ нь түүний универсализмын мөн чанар гэж үздэг. Тэгшитгэлд багтсан таталцлын тогтмол G-ийг байгалийн бүх нийтийн тогтмол гэж үздэг.

Тогтмол G нь хуурай газрын нөхцөлд хангалттай тооцоолол хийх боломжийг олгодог, логикийн хувьд энэ нь эрчим хүчний харилцан үйлчлэлийг хариуцах ёстой, гэхдээ бид тогтмолоос юу авч болох вэ?

Сонирхолтой нь тавьсан эрдэмтний (V.E. Kosciusko) үзэл бодол юм бодит туршлагаБайгалийн хуулиудыг ойлгож, илчлэхийн тулд "Байгальд хүний ​​зохион бүтээсэн хэмжээс бүхий физик хууль, физик тогтмолууд байдаггүй" гэсэн хэллэг. "Таталцлын тогтмол байдлын хувьд шинжлэх ухаан энэ хэмжигдэхүүнийг олж, тоогоор тооцоолсон гэсэн дүгнэлтийг гаргасан. Гэсэн хэдий ч түүний өвөрмөц физик утгаЭнэ нь юуны түрүүнд буруу үйлдэл, эс тэгвээс бүдүүлэг алдааны үр дүнд утгагүй, утгагүй, утгагүй хэмжигдэхүүнтэй утгыг олж авсан юм."

Би өөрийгөө ийм ангилалтай байдалд оруулахыг хүсэхгүй байна, гэхдээ бид энэ тогтмол байдлын утгыг эцэст нь ойлгох хэрэгтэй.

Одоогоор таталцлын тогтмолын утгыг Физикийн үндсэн тогтмолуудын хорооноос баталсан: G=6.67408·10 -11 м³/(кг·с²) [CODATA 2014] . Хэдийгээр энэ тогтмолыг нарийн хэмждэг ч шинжлэх ухааны шаардлагад нийцэхгүй байна. Хамгийн гол нь дэлхийн янз бүрийн лабораториудад хийгдсэн ижил төстэй хэмжилтүүдийн хооронд яг таарч тохирох үр дүн байдаггүй.

Мельников, Пронин нар тэмдэглэснээр: "Түүхийн хувьд таталцал нь шинжлэх ухааны судалгааны анхны сэдэв болсон. Хэдийгээр таталцлын хууль гарч ирснээс хойш 300 гаруй жил өнгөрсөн ч Ньютонд төлөх ёстой таталцлын харилцан үйлчлэлийн тогтмол нь бусадтай харьцуулахад хамгийн бага нарийвчлалтай хэмжигдсэн хэвээр байна."

Нэмж дурдахад таталцлын мөн чанар, түүний мөн чанарын талаархи гол асуулт нээлттэй хэвээр байна. Мэдэгдэж байгаагаар Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хууль өөрөө G тогтмолын нарийвчлалаас хамаагүй илүү нарийвчлалтайгаар батлагдсан. Гол хязгаарлалт нь нарийн тодорхойлолтТаталцлын хүчийг таталцлын тогтмол нь ногдуулдаг тул түүнд маш их анхаарал хандуулдаг.

Анхаарал хандуулах нь нэг зүйл бөгөөд G хэмжилтийн үед гарсан үр дүнгийн үнэн зөв байдал юм. Хамгийн нарийвчлалтай хоёр хэмжилтийн үед алдаа нь ойролцоогоор 1/10000 хүрч болно. Гэхдээ манай гаригийн өөр өөр цэгүүдэд хэмжилт хийх үед утгууд нь туршилтын алдаанаас том ба түүнээс дээш дарааллаар давж болно!

Үүнийг хэмжихэд ийм асар их хэмжээний уншилтууд байгаа үед энэ нь ямар тогтмол юм бэ? Эсвэл энэ нь тогтмол биш, харин зарим хийсвэр параметрийн хэмжилт байж магадгүй юм. Эсвэл хөндлөнгийн нөлөөлөлд өртсөн хэмжилт нь судлаачдад үл мэдэгдэх юм уу? Эндээс янз бүрийн таамаглал дэвшүүлэх шинэ газар гарч ирнэ. Зарим эрдэмтэд дэлхийн соронзон орны талаар: "Дэлхийн таталцал ба соронзон орны харилцан нөлөөлөл нь соронзон орон хүчтэй байгаа газруудад дэлхийн таталцал илүү хүчтэй байх болно" гэж хэлдэг. Диракийн дагалдагчид таталцлын тогтмол нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг гэх мэтээр баталдаг.

Зарим асуултууд нотлох баримт байхгүйгээс хасагдсан бол зарим нь гарч ирдэг бөгөөд энэ нь байгалийн үйл явц юм. Гэхдээ ийм гутамшиг нь хязгааргүй үргэлжлэх боломжгүй;

Тогтмол таталцлыг хэмжих туршилтыг эхлүүлсэн анхны хүн бол 1798 онд дэлхийн нягтыг тодорхойлохоор ажиллаж байсан Английн химич Хенри Кавендиш юм. Ийм нарийн туршилт хийхийн тулд тэрээр Ж.Мишель (одоо Их Британийн үндэсний музейд үзмэр болсон)-ийн зохион бүтээсэн мушгирах тэнцвэрийг ашигласан. Кавендиш дэлхийн таталцлын талбарт мэдэгдэж буй масстай бөмбөлгүүдийн таталцлын нөлөөн дор туршилтын биеийн савлуурын хэлбэлзлийг харьцуулсан.

Туршилтын өгөгдөл нь Г-г тодорхойлоход хэрэг болсон нь хожим тодорхой болсон. Кавендишийн олж авсан үр дүн нь өнөөгийн хүлээн зөвшөөрөгдсөнөөс ердөө 1%-иар ялгаатай байсан нь гайхалтай байсан. Энэ нь түүний эрин үед ямар том амжилт байсныг дурдах хэрэгтэй. Хоёр зуун гаруй жилийн турш туршилтын шинжлэх ухаан ердөө 1%-иар хөгжсөн үү? Энэ бол гайхалтай, гэхдээ үнэн. Түүгээр ч зогсохгүй хэлбэлзэл, тэдгээрийг даван туулах чадваргүй байдлыг харгалзан үзвэл G-ийн утгыг зохиомлоор оноож байгаа нь Кавендишийн үеэс хойш хэмжилтийн нарийвчлалд огт ахихгүй байгаа нь харагдаж байна!

Тийм ээ! Бид хаана ч дэвшээгүй, шинжлэх ухаан мөргөж байна - таталцлыг ойлгохгүй байна!

Яагаад шинжлэх ухаан гурван зуун гаруй хугацаанд энэ тогтмолыг хэмжихэд бараг ахиц дэвшил гаргаагүй юм бэ? Магадгүй энэ бүхэн Кавендишийн ашигласан хэрэгсэлтэй холбоотой байх. 16-р зууны шинэ бүтээл болох мушгиа хэмжүүр өнөөг хүртэл эрдэмтдийн үйлчлэлд байсаар байна. Мэдээжийн хэрэг, эдгээр нь ижил мушгих хэмжүүр байхаа больсон, зургийг хараарай, зураг. 1. Орчин үеийн механик, электроникийн дуу чимээ, вакуум болон температурын тогтворжуулалтыг үл харгалзан үр дүн нь бараг хөдөлсөнгүй. Энд ямар нэг зүйл буруу байгаа нь тодорхой.

Бидний өвөг дээдэс, орчин үеийн хүмүүс G-г өөр өөрөөр хэмжих оролдлого хийсэн газарзүйн өргөрөгмөн хамгийн ихдээ итгэмээргүй газрууд: гүний уурхай, мөсөн агуй, худаг, телевизийн цамхаг дээр. Мушгих тэнцвэрийн загварууд сайжирсан. Таталцлын тогтмолыг тодруулахын тулд шинэ хэмжилтийг давтаж, баталгаажуулсан. Гол туршилтыг 1982 онд Лос-Аламос хотод Г.Лютер, В.Тоулер нар хийсэн. Тэдний суурилуулалт нь вольфрамын бөмбөлөг бүхий Кавендиш мушгирах тэнцвэртэй төстэй байв. Эдгээр хэмжилтийн үр дүн болох 6.6726(50)?10 -11 м 3 кг -1 с -2 (жишээ нь 6.6726±0.0005) нь 1986 онд Шинжлэх ухаан, технологийн мэдээллийн хорооноос (CODATA) санал болгосон үндэслэл болсон. .

1995 он хүртэл бүх зүйл тайван байсан бөгөөд Брауншвейг дэх Германы PTB лабораторийн физикчид өөрчлөгдсөн суурилуулалт (мөнгөн усны гадаргуу дээр хөвж буй масштаб, том масстай бөмбөг) ашиглан (0.6 ± 0.008)% G утгыг олж авах хүртэл бүх зүйл тайван байсан. нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөнөөс илүү. Үүний үр дүнд 1998 онд G хэмжилтийн алдаа бараг дарааллаар нэмэгдсэн байна.

Атомын интерферометрт суурилсан бүх нийтийн таталцлын хуулийг турших, микроскопийн туршилтын массыг хэмжих, Ньютоны бичил ертөнц дэх таталцлын хуулийг цаашид шалгах туршилтууд одоогоор идэвхтэй яригдаж байна.

G хэмжилтийн бусад аргуудыг туршиж үзсэн боловч хэмжилтийн хоорондын хамаарал бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Өнөөдөр энэ үзэгдлийг урвуу квадратын хууль буюу "тав дахь хүч"-ийн зөрчил гэж нэрлэдэг. Тав дахь хүчинд одоо Хиггсийн тодорхой хэсгүүд (талбарууд) - Бурханы бөөмсүүд багтдаг.

Тэнгэрлэг бөөмсийг бүртгэсэн, эс тэгвээс тооцоолсон юм шиг санагдаж байна, Том Адрон Коллайдер (LHC) дээр хийсэн туршилтад оролцсон физикчид ийм мэдээг дэлхий даяар шуугиантай танилцуулав.

Хиггсийн бозонд найд, гэхдээ өөрөө битгий алдаарай!

Тэгэхээр энэ нууцлаг тогтмол зүйл юу вэ, түүнгүйгээр та хаашаа ч явж чадахгүй, өөрөө явдаг?

Өгүүллийн үргэлжлэлийг уншина уу

Хэсгийг ашиглахад тун хялбар. Өгөгдсөн талбарт зүгээр л оруулна уу зөв үг, мөн бид танд түүний үнэт зүйлсийн жагсаалтыг өгөх болно. Манай вэбсайтаас мэдээлэл өгдөг гэдгийг тэмдэглэхийг хүсч байна өөр өөр эх сурвалж– нэвтэрхий толь бичиг, тайлбар, үг бүтээх толь бичиг. Эндээс та оруулсан үгийнхээ хэрэглээний жишээг харж болно.

"Таталцлын тогтмол" гэж юу гэсэн үг вэ?

Нэвтэрхий толь бичиг, 1998 он

таталцлын тогтмол

Таталцлын тогтмол (G-ээр тэмдэглэсэн) Ньютоны таталцлын хуулийн пропорциональ коэффициент (Бүх нийтийн таталцлын хуулийг үзнэ үү), G = (6.67259+0.00085)·10-11 Н·м2/кг2.

Таталцлын тогтмол

Ньютоны таталцлын хуулийг илэрхийлсэн томъёонд пропорциональ байдлын G коэффициент F = G mM / r2, энд F ≈ таталцлын хүч, M ба m ≈ татах биеийн масс, r ≈ бие хоорондын зай. G. p.-ийн бусад тэмдэглэгээ: g эсвэл f (бага тохиолдолд k2). G.P-ийн тоон утга нь урт, масс, хүчний нэгжийн системийн сонголтоос хамаарна. GHS нэгжийн системд

G = (6.673 ╠ 0.003)×10-8дн×см2×g-2

эсвэл см3×г
--1×сек-2, Олон улсын нэгжийн системд G = (6.673 ╠ 0.003)×10-11×n×m2×kg
--2

эсвэл м3×кг-1×сек-2. Ихэнх яг үнэ цэнэГ.П. нь мушгирах балансыг ашиглан мэдэгдэж буй хоёр массын хоорондох таталцлын хүчийг лабораторийн хэмжилтээр олж авсан.

Тэнгэрийн биетүүдийн (жишээлбэл, хиймэл дагуулын) дэлхийтэй харьцуулахад тойрог замыг тооцоолохдоо геоцентрикийн геоцентрик цэгийг ашигладаг бөгөөд энэ нь геоцентрик цэгийг дэлхийн массаар (түүний агаар мандал гэх мэт) үржүүлдэг.

GE = (3.98603 ╠ 0.00003)×1014×м3×сек-2.

Нартай харьцуулахад селестиел биетүүдийн тойрог замыг тооцоолохдоо гелиоцентрик геометрийн цэгийг ≈ гелиоцентрик цэгийн нарны массаар үржүүлсэн үржвэрийг ашигладаг.

GSs = 1.32718×1020× м3×сек-2.

GE ба GS-ийн эдгээр утгууд нь 1964 онд Олон улсын одон орон судлалын холбооны конгрессоор батлагдсан одон орны суурь тогтмолуудын системтэй тохирч байна.

Ю.А.Рябов.

Википедиа

Таталцлын тогтмол

Таталцлын тогтмол, Ньютоны тогтмол(ихэвчлэн тэмдэглэдэг , Заримдаа эсвэл) - үндсэн физик тогтмол, таталцлын харилцан үйлчлэлийн тогтмол.

Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хуулийн дагуу таталцлын хүч масстай материаллаг хоёр цэгийн хооронд Тэгээд , зайд байрладаг , тэнцүү байна:

$F=G\frac(m_1 m_2)(r^2).$

Пропорциональ хүчин зүйлЭнэ тэгшитгэлийг гэж нэрлэдэг таталцлын тогтмол. Тоон утгаараа энэ нь нэгж масстай цэгийн биед түүнээс нэгж зайд байрлах ижил төстэй биет дээр үйлчлэх таталцлын хүчний модультай тэнцүү байна.

6.67428(67) 10 м с кг, эсвэл N м² кг,

2010 онд утгыг дараах байдлаар зассан.

6.67384(80)·10 м·с·кг, эсвэл Н·м²·кг.

2014 онд CODATA-аас санал болгосон таталцлын тогтмолын утга нь дараахтай тэнцүү болсон.

6.67408(31) 10 м с кг, эсвэл N м² кг.

2010 оны 10-р сард Physical Review Letters сэтгүүлд 6.67234(14) гэсэн шинэчлэгдсэн утгыг санал болгосон нийтлэл гарсан бөгөөд энэ нь гурван стандарт хазайлтаас бага байна. , 2008 онд Шинжлэх ухаан, технологийн мэдээллийн хорооноос (CODATA) санал болгосон боловч илүү их нийцэж байна эрт утга CODATA, 1986 онд нэвтрүүлсэн. Утгыг хянан үзэх , 1986-2008 оны хооронд үүссэн нь мушгирах баланс дахь дүүжлүүрийн утаснуудын уян хатан бус байдлын судалгаанаас үүдэлтэй юм. Таталцлын тогтмол хэмжигдэхүүн нь Дэлхийг оролцуулан Орчлон ертөнцийн гаригуудын масс, түүнчлэн бусад сансрын биетүүд зэрэг физик, одон орны бусад хэмжигдэхүүнүүдийг килограмм гэх мэт уламжлалт хэмжилтийн нэгж болгон хувиргах үндэс суурь болдог. Түүгээр ч барахгүй таталцлын харилцан үйлчлэлийн сул тал, улмаар таталцлын тогтмол хэмжилтийн нарийвчлал бага зэргээс шалтгаалан сансрын биетүүдийн массын харьцааг ихэвчлэн килограмм дахь бие даасан массаас хамаагүй илүү нарийвчлалтай мэддэг.

Таталцлын тогтмол, Ньютоны тогтмол нь үндсэн физик тогтмол, таталцлын харилцан үйлчлэлийн тогтмол юм.

Таталцлын тогтмол нь бүх нийтийн таталцлын хуулийн орчин үеийн тэмдэглэгээнд гарч ирдэг боловч 19-р зууны эхэн үе хүртэл Ньютон болон бусад эрдэмтдийн бүтээлүүдэд тодорхойгүй байсан.

Одоогийн байдлаар таталцлын тогтмолыг бүх нийтийн таталцлын хуульд анх удаа хэмжүүрийн нэгдсэн хэмжүүрийн системд шилжсэний дараа нэвтрүүлсэн бололтой. Үүнийг Францын физикч Пуассон "Механикийн тухай" (1809) зохиолдоо анх хийсэн байж магадгүй юм. By ядажТүүхчид таталцлын тогтмол гарч ирэх өмнөх бүтээлүүдийг олж тогтоогоогүй байна.

1798 онд Генри Кавендиш Жон Митчелийн (Философийн гүйлгээ 1798) зохион бүтээсэн мушгиа тэнцвэрийг ашиглан дэлхийн дундаж нягтыг тодорхойлох туршилт хийжээ. Кавендиш мэдэгдэж буй масстай бөмбөлгүүдийн таталцлын нөлөөн дор болон дэлхийн таталцлын нөлөөгөөр туршилтын биетийн савлуурын хэлбэлзлийг харьцуулсан. Таталцлын тогтмолын тоон утгыг хожим нь дэлхийн дундаж нягтын үндсэн дээр тооцоолсон. Хэмжсэн утгын нарийвчлал ГКавендишийн үеэс хойш энэ нь нэмэгдсэн боловч түүний үр дүн орчин үеийнхтэй аль хэдийн ойролцоо байсан.

2000 онд таталцлын тогтмолын утгыг олж авсан

см 3 г -1 с -2 , 0.0014% алдаатай.

Таталцлын тогтмол байдлын хамгийн сүүлийн утгыг Олон улсын жин, хэмжүүрийн товчооны ивээл дор ажиллаж байсан хэсэг эрдэмтэд 2013 онд олж авсан бөгөөд энэ нь

см 3 г -1 с -2 .

Ирээдүйд таталцлын тогтмолын илүү нарийвчлалтай утгыг туршилтаар тогтоовол түүнийг засварлаж болно.

Энэ тогтмолын утгыг бусад бүх үндсэн физик тогтмолуудаас хамаагүй бага нарийвчлалтай мэддэг бөгөөд үүнийг боловсронгуй болгох туршилтын үр дүн өөрчлөгдсөөр байна. Үүний зэрэгцээ, бэрхшээлүүд нь тухайн орон зай, цаг хугацааны хувьд тогтмол өөрчлөлттэй холбоотой биш, харин бага хүчийг харгалзан хэмжих туршилтын бэрхшээлээс үүдэлтэй гэдгийг мэддэг. их тоогадаад хүчин зүйлүүд.

Одон орны тоо баримтаас үзэхэд сүүлийн хэдэн зуун сая жилийн хугацаанд тогтмол G нь бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна;

Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хуулийн дагуу таталцлын хүч Фмасстай материаллаг хоёр цэгийн хооронд м 1 ба м 2 зайд байрладаг r, тэнцүү байна:

Пропорциональ хүчин зүйл ГЭнэ тэгшитгэлийг таталцлын тогтмол гэж нэрлэдэг. Тоон утгаараа энэ нь нэгж масстай цэгийн биед түүнээс нэгж зайд байрлах ижил төстэй биет дээр үйлчлэх таталцлын хүчний модультай тэнцүү байна.

Шинжлэх ухаан, технологийн өгөгдлийн хорооны (CODATA) Олон улсын нэгжийн систем (SI) нэгжээр 2008 онд санал болгосон утга

Г= 6.67428 (67) 11 м 3 сек 2 кг?

2010 онд утгыг дараах байдлаар зассан.

Г= 6.67384 (80) 10 ?11 м 3 с?2 кг?1, эсвэл N mI кг?2.

2010 оны 10-р сард Physical Review Letters сэтгүүлд 6.67234 (14) гэсэн шинэчлэгдсэн утгыг санал болгосон нийтлэл гарсан бөгөөд энэ нь гурван стандарт хазайлтаас бага байна. Г, 2008 онд Шинжлэх ухаан, технологийн мэдээллийн хорооноос (CODATA) санал болгосон боловч 1986 онд нэвтрүүлсэн CODATA-ын өмнөх утгатай нийцэж байна.

Үнэ цэнийг хянан үзэх Г, 1986-2008 оны хооронд үүссэн нь мушгирах баланс дахь дүүжлүүрийн утаснуудын уян хатан бус байдлын судалгаанаас үүдэлтэй юм.

Таталцлын тогтмол хэмжигдэхүүн нь Дэлхийг оролцуулан Орчлон ертөнцийн гаригуудын масс, түүнчлэн бусад сансрын биетүүд зэрэг физик, одон орны бусад хэмжигдэхүүнүүдийг килограмм гэх мэт уламжлалт хэмжилтийн нэгж болгон хувиргах үндэс суурь болдог. Түүгээр ч барахгүй таталцлын харилцан үйлчлэлийн сул тал, улмаар таталцлын тогтмол хэмжилтийн нарийвчлал бага зэргээс шалтгаалан сансрын биетүүдийн массын харьцааг ихэвчлэн килограмм дахь бие даасан массаас хамаагүй илүү нарийвчлалтай мэддэг.

Орос, Хятадын эрдэмтэд бие даасан хоёр аргыг ашиглан таталцлын тогтмолыг боловсронгуй болгожээ. Судалгааны үр дүнг Nature сэтгүүлд нийтэлжээ.

Таталцлын тогтмол G нь физикийн үндсэн тогтмолуудын нэг бөгөөд үүнийг материаллаг биетүүдийн таталцлын харилцан үйлчлэлийг тооцоолоход ашигладаг. Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хуулийн дагуу хоёрын таталцлын харилцан үйлчлэл материаллаг цэгүүдтэдгээрийн массын үржвэртэй пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна. Энэ томъёонд мөн тогтмол коэффициент багтдаг - таталцлын тогтмол Г. Одон орон судлаачид одоо таталцлын тогтмолоос хамаагүй илүү масс болон зайг хэмжиж чаддаг болсон тул биетүүдийн хоорондын таталцлын бүх тооцоонд системчилсэн алдаа хуримтлагдсан байна. Таталцлын тогтмолтой холбоотой алдаа нь атомууд эсвэл энгийн бөөмсүүдийн харилцан үйлчлэлийн судалгаанд нөлөөлдөг.

Физикчид энэ хэмжигдэхүүнийг олон удаа хэмжсэн байдаг. IN шинэ ажилП.К.-ийн нэрэмжит Улсын одон орон судлалын хүрээлэнгийн ажилтнууд багтсан олон улсын эрдэмтдийн баг. Москвагийн Улсын Их Сургуулийн Стернберг (SAI) таталцлын тогтмолыг хоёр арга, мушгиа дүүжин ашиглан тодруулахаар шийджээ.

“Таталцлын тогтмолыг хэмжих туршилтанд гурвын үнэмлэхүй хэмжилт хийх шаардлагатай физик хэмжигдэхүүнүүд: масс, урт, цаг хугацаа" гэж судалгааны зохиогчдын нэг, Улсын мэргэжлийн хяналтын газрын ажилтан Вадим Милюков тайлбарлав. - Үнэмлэхүй хэмжилтүүд нь системчилсэн алдаанаас болж байнга дарамт болдог тул бие даасан хоёр үр дүнг авах нь чухал байсан. Хэрэв тэд хоорондоо давхцаж байвал системчилсэн байдлаас ангид гэдэгт итгэлтэй байна. Бидний үр дүн гурван стандарт хазайлтын түвшинд хоорондоо тохирч байна."

Судалгааны зохиогчдын ашигласан хамгийн эхний арга бол динамик арга (цаг хугацааны савлуурын арга, ToS) гэж нэрлэгддэг арга юм. Судлаачид массын эх үүсвэр болсон туршилтын хоёр биетийн байрлалаас хамааран мушгирах чичиргээний давтамж хэрхэн өөрчлөгдсөнийг тооцоолсон. Туршилтын биетүүдийн хоорондох зай багасвал тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн хүч нэмэгддэг бөгөөд энэ нь таталцлын харилцан үйлчлэлийн томъёоноос гардаг. Үүний үр дүнд савлуурын хэлбэлзлийн давтамж нэмэгддэг.

Эргэлтийн дүүжин бүхий туршилтын байгууламжийн схем

Q. Li, C. Xie, J.-P. Лю нар.

Энэ аргыг ашиглан судлаачид дүүжин дүүжлүүрийн утаснуудын уян хатан шинж чанар нь хэмжилтийн алдаанд оруулсан хувь нэмрийг харгалзан үзэж, тэдгээрийг жигдрүүлэхийг оролдсон. Туршилтыг бие биенээсээ 150 м-ийн зайд байрлах бие даасан хоёр төхөөрөмж дээр хийсэн. Эхлээд эрдэмтэд гурвыг нь туршиж үзсэн янз бүрийн төрөлшалгах суспензийн утас утас болзошгүй алдааматериалаар өдөөгдсөн. Хоёр дахь нь нэлээд өөр загвартай байсан: судлаачид суурилуулалтаас хамаарах алдааг үнэлэхийн тулд шинэ силикат утас, өөр өөр савлуур, жин ашигласан.

G хэмжсэн хоёр дахь арга бол өнцгийн хурдатгалын санал (AAF) арга юм. Энэ нь хэлбэлзлийн давтамжийг бус харин туршилтын биетүүдээс үүссэн дүүжингийн өнцгийн хурдатгалыг хэмждэг. G хэмжигдэхүүнийг хэмжих энэ арга нь шинэ зүйл биш боловч тооцооллын нарийвчлалыг нэмэгдүүлэхийн тулд эрдэмтэд туршилтын байгууламжийн загварыг эрс өөрчилсөн: материал нь халах үед тэлэхгүй байхын тулд хөнгөн цагааны тавиурыг шилээр сольсон. Туршилтын масс болгон сайтар өнгөлсөн зэвэрдэггүй ган бөмбөрцөгүүдийг ашигласан бөгөөд хэлбэр нь тохиромжтой, жигд байна.

Хүний хүчин зүйлийн үүргийг багасгахын тулд эрдэмтэд бараг бүх параметрүүдийг дахин хэмжсэн. Тэд туршилтын биетүүдийн хоорондох зайд эргэлтийн үед температур, чичиргээний нөлөөллийг нарийвчлан судалжээ.

Туршилтын үр дүнд олж авсан таталцлын тогтмол байдлын утгууд (AAF - 6.674484(78)×10 -11 м 3 кг -1 с -2 ; ToS - 6.674184 (78) × 10 -11 м 3 кг -1 с -2) гурван стандарт хазайлтын түвшинд өөр хоорондоо давхцах. Нэмж дурдахад хоёулаа өмнө нь тогтоосон үнэ цэнийн хамгийн бага эргэлзээтэй бөгөөд Шинжлэх ухаан, технологийн мэдээллийн хорооноос (CODATA) 2014 онд санал болгосон утгатай нийцэж байна. Эдгээр судалгаа нь нэгдүгээрт, таталцлын тогтмолыг тодорхойлоход ихээхэн хувь нэмэр оруулсан, хоёрдугаарт, илүү нарийвчлалтай болгохын тулд ирээдүйд ямар хүчин чармайлт шаардагдахыг харуулсан.

Материал таалагдсан уу? Yandex.News-ийн "Миний эх сурвалжууд" дээрээс биднийг илүү олон удаа уншаарай.

тухай хэвлэлийн мэдээ Шинжлэх ухааны судалгаа, хамгийн сүүлд гарсан тухай мэдээлэл шинжлэх ухааны нийтлэлүүдболон хурлын зар, түүнчлэн тэтгэлэг, шагналын талаарх мэдээллийг Science@site хаягаар илгээнэ үү.

Орчлон ертөнцийн ажиглагдсан хувьслыг одоо байгаа онолын хүрээнд тайлбарлахын тулд бид зарим үндсэн тогтмолууд бусдаас илүү тогтмол байдаг гэж үзэх хэрэгтэй.

Үндсэн физик тогтмолуудын дунд - гэрлийн хурд, Планкийн тогтмол, электроны цэнэг ба масс - таталцлын тогтмол нь ямар нэгэн байдлаар тусдаа байдаг. Хэмжилтийн түүхийг хүртэл алдарт Britannica, Larousse нэвтэрхий толь бичигт "Физик нэвтэрхий толь бичиг"-д алдаатай танилцуулсан байдаг. Тэдгээрийн харгалзах нийтлэлээс уншигч түүнийг олж мэдсэн тоон утгаАнх 1797-1798 онд Английн нэрт физикч, химич Генри Кавендиш (1731-1810) Девонширийн гүнгийн нарийн туршилтаар тогтоожээ. Үнэндээ Кавендиш хэмжсэн дундаж нягтралДэлхий (түүний мэдээлэл нь орчин үеийн судалгааны үр дүнгээс ердөө хагас хувиар ялгаатай). Дэлхийн нягтын талаархи мэдээлэлтэй бол бид түүний массыг хялбархан тооцоолж, массыг мэдэж, таталцлын тогтмолыг тодорхойлох боломжтой.

Сонирхолтой нь Кавендишийн үед таталцлын тогтмол гэсэн ойлголт хараахан байгаагүй бөгөөд бүх нийтийн таталцлын хуулийг бидний мэддэг хэлбэрээр бичдэг заншил байгаагүй юм. Таталцлын хүч нь таталцлын биетүүдийн массын үржвэртэй пропорциональ бөгөөд эдгээр биетүүдийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байдаг бол пропорциональ байдлын коэффициент нь таталцлын тогтмол юм. Ньютоны хуулийг бичих ийм хэлбэр нь зөвхөн 19-р зуунд гарч ирсэн. Таталцлын тогтмолыг хэмжсэн анхны туршилтыг зууны төгсгөлд буюу 1884 онд хийжээ.

Оросын шинжлэх ухааны түүхч Константин Томилин тэмдэглэснээр таталцлын тогтмол нь бусад үндсэн тогтмолуудаас ялгаатай нь аливаа физик хэмжигдэхүүний байгалийн хэмжигдэхүүнтэй холбоогүй байдаг. Үүний зэрэгцээ гэрлийн хурд нь хурдны хамгийн их утгыг тодорхойлдог бөгөөд Планкийн тогтмол нь үйл ажиллагааны хамгийн бага өөрчлөлтийг тодорхойлдог.

Зөвхөн таталцлын тогтмолтой холбоотойгоор түүний тоон утга цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөж болно гэсэн таамаглал дэвшүүлсэн. Энэхүү санааг анх 1933 онд Английн астрофизикч Эдвард Милн (Эдвард Артур Милн, 1896–1950), 1937 онд Английн алдарт онолын физикч Пол Дирак (1902–1984) “томоохон тооны таамаглал" гэж үзэн, таталцлын тогтмол нь сансар огторгуйн цаг хугацаа өнгөрөх тусам буурдаг гэж үзсэн. Диракын таамаглал нь 20-р зууны онолын физикийн түүхэнд чухал байр суурь эзэлдэг боловч түүний туршилтын баталгаа нь тодорхойгүй байна.

Таталцлын тогтмолтой шууд холбоотой нь Альберт Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын тэгшитгэлд анх гарч ирсэн "сансар судлалын тогтмол" гэж нэрлэгддэг. Эдгээр тэгшитгэлүүд нь тэлэх эсвэл агших орчлон ертөнцийг дүрсэлдэг болохыг олж мэдээд Эйнштейн тэгшитгэлд "сансар судлалын нэр томъёо" зохиомлоор нэмсэн нь хөдөлгөөнгүй шийдлүүд байгаа эсэхийг баталгаажуулсан. Түүний физик утга нь бүх нийтийн таталцлын хүчийг нөхөж, зөвхөн маш том хэмжээнд илэрдэг хүч оршин тогтноход буцалсан. Хөдөлгөөнгүй ертөнцийн загварын үл нийцэл нь Америкийн одон орон судлаач Эдвин Хаббл (Эдвин Пауэлл Хаббл, 1889–1953) болон өөр загварын үнэн болохыг нотолсон Зөвлөлтийн математикч Александр Фридман нарын бүтээлүүд хэвлэгдсэний дараа Эйнштейнд илэрхий болсон. үүний дагуу орчлон ертөнц цаг хугацааны явцад тэлж байна. 1931 онд Эйнштейн сансар судлалын тогтмолыг орхиж, хувийн ярилцлагадаа үүнийг "амьдралынхаа хамгийн том алдаа" гэж нэрлэжээ.

Гэсэн хэдий ч түүх үүгээр дууссангүй. Сүүлийн таван тэрбум жилийн турш орчлон ертөнцийн тэлэлт хурдацтай явагдаж байгааг тогтоосны дараа таталцлын эсрэг хүч байгаа эсэх асуудал дахин хамааралтай болсон; түүнтэй хамт сансар судлалын тогтмол нь сансар судлалд буцаж ирэв. Үүний зэрэгцээ орчин үеийн сансар судлаачид таталцлын эсрэг хүчийг орчлон ертөнцөд "хар энерги" гэж нэрлэгддэг зүйлтэй холбодог.

Таталцлын тогтмол, сансар судлалын тогтмол, "хар энерги" хоёулаа саяхан Лондонгийн эзэн хааны коллежид болсон сансар судлалын стандарт загварт шийдэгдээгүй асуудлын талаар болсон бага хурлын үеэр эрчимтэй хэлэлцүүлгийн сэдэв байв. Хамгийн радикал таамаглалуудын нэг нь Сторрс дахь Коннектикутын их сургуулийн бөөмийн физикч Филипп Манхаймын илтгэлд томьёолжээ. Үнэн хэрэгтээ Манхайм таталцлын тогтмолыг бүх нийтийн тогтмол байдлын статусаас хасахыг санал болгосон. Түүний таамаглалын дагуу таталцлын тогтмол байдлын "хүснэгтийн утгыг" Дэлхий дээр байрладаг лабораторид тодорхойлсон бөгөөд үүнийг зөвхөн Нарны аймгийн хэмжээнд ашиглах боломжтой. Сансар судлалын масштабаар таталцлын тогтмол нь өөр, мэдэгдэхүйц бага тоон утгатай бөгөөд үүнийг энгийн бөөмийн физикийн аргыг ашиглан тооцоолж болно.

Манхайм өөрийн таамаглалыг хамтран ажиллагсаддаа танилцуулахдаа юуны өмнө сансар судлалд маш их хамааралтай "сансар судлалын тогтмол байдлын асуудал" -ын шийдлийг ойртуулахыг хичээсэн. Энэ асуудлын мөн чанар нь дараах байдалтай байна. By орчин үеийн санаанууд, сансар судлалын тогтмол нь орчлон ертөнцийн тэлэлтийн хурдыг тодорхойлдог. Квант талбайн онолын аргаар онолын хувьд олдсон тоон утга нь ажиглалтын үр дүнгээс 10120 дахин их байна. Онолын үнэ цэнэСансар огторгуйн тогтмол хэмжээ нь маш өндөр тул орчлон ертөнцийн тэлэлтийн хурдаар одод, галактикууд үүсэх цаг зав байдаггүй.

Хоёр өөр таталцлын тогтмол байдаг тухай түүний таамаглал - төлөө нарны системмөн галактик хоорондын масштабын хувьд - Манхайм үүнийг дараах байдлаар зөвтгөдөг. Түүний хэлснээр, ажиглалтаар бодитоор тодорхойлогддог зүйл нь сансар судлалын тогтмол биш, харин сансар судлалын тогтмол ба таталцлын тогтмолын үржвэртэй пропорциональ тодорхой хэмжигдэхүүн юм. Галактик хоорондын масштаб дээр таталцлын тогтмол нь маш бага, сансар судлалын тогтмолын утга нь тооцоолсон утгатай тохирч, маш том байна гэж үзье. Энэ тохиолдолд хоёр тогтмолын үржвэр нь бага байж болох бөгөөд энэ нь ажиглалттай зөрчилддөггүй. "Магадгүй сансар судлалын тогтмолыг жижиг гэж бодохоо больж, энэ нь том гэдгийг хүлээн зөвшөөрч, тэндээс явах цаг болсон" гэж Манхайм хэлэв. Энэ тохиолдолд "сансар судлалын байнгын асуудал" шийдэгддэг.

Mannheim-ийн санал болгож буй шийдэл нь энгийн мэт харагдах боловч төлөх үнэ нь маш өндөр юм. Зеея Мерали 2007 оны 4-р сарын 28-нд Нью эрдэмтний нийтэлсэн "Хоёр тогтмол нэгээс дээр" өгүүлэлдээ таталцлын тогтмолд хоёр өөр тоон утгыг оруулан тэмдэглэснээр Манхайм Эйнштейний ерөнхий онолын тэгшитгэлээс зайлшгүй татгалзах ёстой. харьцангуйн онол. Нэмж дурдахад, Мангеймийн таамаглал нь ихэнх сансрын судлаачдын хүлээн зөвшөөрсөн "хар энерги" гэсэн санааг илүүд үздэг, учир нь сансар судлалын масштаб дээрх таталцлын тогтмол байдлын бага утга нь өөрөө таталцлын эсрэг байдаг гэсэн таамаглалтай тэнцдэг.

Кит Хорн Их Британийн Сент. Эндрю (Гэгээн Эндрюгийн их сургууль) бөөмийн физикийн үндсэн зарчмуудыг ашигладаг тул Манхаймын таамаглалыг сайшааж байна: "Энэ нь маш гоёмсог бөгөөд хэрэв зөв байсан бол гайхалтай байх болно." Хорны хэлснээр, энэ тохиолдолд бид бөөмийн физик болон таталцлыг маш сонирхолтой нэг онол болгон нэгтгэж чадна.

Гэхдээ хүн бүр түүнтэй санал нийлэхгүй байна. New Scientist мөн сансрын судлаач Том Шанксын стандарт загварт маш сайн нийцсэн зарим үзэгдлүүдийг, тухайлбал, сансрын богино долгионы фон цацраг болон давхар пульсарын хөдөлгөөнийг сүүлийн үеийн хэмжилтийг Манхаймын онолд хялбархан тайлбарлах боломжгүй гэсэн санааг иш татав. .

Манхайм өөрөө өөрийн таамаглалд тулгарч буй асуудлуудыг үгүйсгээгүй бөгөөд үүнийг сансар судлалын стандарт загварын хүндрэлтэй харьцуулахад хамаагүй бага ач холбогдолтой гэж үзэж байна: "Үүнийг олон зуун сансар судлаачид боловсруулж байгаа боловч 120 тушаалын дагуу энэ нь хангалтгүй байна. хэмжээ."

Манхайм хамгийн муу зүйлийг үгүйсгэхийн тулд өөрийг нь дэмжиж байсан олон тооны дэмжигчдийг олсон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хамгийн муу нь тэд 2006 онд Принстоны Их Сургуулийн Пол Стайнхардт, Кембрижийн Их Сургуулийн Нейл Турок нарын дэвшүүлсэн таамаглалыг холбосон бөгөөд үүний дагуу орчлон ертөнц үе үе төрж, алга болдог ба мөчлөг бүрт (нэг их наяд жил үргэлжилдэг) байдаг. Big Bang ба мөчлөг бүрт сансар судлалын тогтмолын тоон утга өмнөхөөсөө бага болж хувирдаг. Ажиглалтад бүртгэгдсэн сансрын тогтмол байдлын туйлын өчүүхэн утга нь манай Орчлон ертөнц бол маш алс холын холбоос юм гэсэн үг юм. урт гинжшинээр гарч ирж буй болон алга болж буй ертөнц...