Como as constantes físicas mudaram ao longo do tempo

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Os valores oficiais das constantes mudaram mesmo nas últimas décadas. Mas se as medições mostram um desvio do valor esperado da constante, o que não é tão raro, os resultados são considerados um erro experimental. E apenas raros cientistas se atrevem a ir contra o paradigma científico estabelecido e declarar a heterogeneidade do Universo.

Constante gravitacional

A constante gravitacional (G) apareceu pela primeira vez na equação da gravidade de Newton, segundo a qual a força de interação gravitacional de dois corpos é igual à razão do produto das massas desses corpos em interação multiplicada por ela ao quadrado da distância entre eles. O valor desta constante foi medido muitas vezes desde que foi determinado pela primeira vez em um experimento de precisão por Henry Cavendish em 1798.

No estágio inicial das medições, observou-se uma dispersão significativa dos resultados e, em seguida, observou-se uma boa convergência dos dados obtidos. Porém, mesmo após 1970, os "melhores" resultados variam de 6,6699 a 6,6745, ou seja, o spread é de 0,07%.

De todas as constantes fundamentais conhecidas, é o valor numérico da constante gravitacional que é determinado com a menor precisão, embora a importância desse valor dificilmente possa ser superestimada. Todas as tentativas de esclarecer o significado exato dessa constante foram malsucedidas e todas as medições permaneceram em uma faixa muito grande de valores possíveis. O fato de a precisão do valor numérico da constante gravitacional ainda não ultrapassar 1/5000, o editor da revista "Nature" definiu como "uma mancha de vergonha no rosto da física".

No início dos anos 80. Frank Stacy e seus colegas mediram essa constante em minas profundas e furos de sondagem na Austrália, e o valor que ele obteve foi cerca de 1% maior do que o valor oficial atualmente aceito.

A velocidade da luz no vácuo

De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a velocidade da luz no vácuo é uma constante absoluta. A maioria das teorias físicas modernas é baseada neste postulado. Portanto, há um forte viés teórico contra considerar a questão de uma possível mudança na velocidade da luz no vácuo. Em qualquer caso, esta questão está oficialmente encerrada. Desde 1972, a velocidade da luz no vácuo foi declarada constante por definição e agora é considerada igual a 299792,458 ± 0,0012 k / s.

Como no caso da constante gravitacional, as medições anteriores dessa constante eram significativamente diferentes do valor moderno oficialmente reconhecido. Por exemplo, em 1676 Roemer deduziu um valor 30% inferior ao atual, e os resultados de Fizeau obtidos em 1849 foram 5% superiores.

De 1928 a 1945 a velocidade da luz no vácuo, como se viu, era 20 km / s menos do que antes e depois desse período.

No final dos anos 40. o valor dessa constante começou a aumentar novamente. Não é surpreendente que, quando novas medições começaram a fornecer valores mais altos dessa constante, algum espanto tenha surgido entre os cientistas a princípio. O novo valor acabou por ser cerca de 20 km / s superior ao anterior, ou seja, bastante próximo do estabelecido em 1927. A partir de 1950, os resultados de todas as medições desta constante tornaram-se novamente muito próximos de cada um. outro (Fig. 15). Resta apenas especular por quanto tempo a uniformidade dos resultados teria sido mantida se as medições continuassem. Mas, na prática, em 1972, o valor oficial da velocidade da luz no vácuo foi adotado e pesquisas adicionais foram interrompidas.

Em experimentos conduzidos pelo Dr. Lijun Wang, do instituto de pesquisa NEC em Princeton, resultados surpreendentes foram obtidos. O experimento consistia em passar pulsos de luz por um recipiente cheio de gás césio especialmente tratado. Os resultados experimentais foram fenomenais - a velocidade dos pulsos de luz acabou sendo 300 (trezentas) vezesmais do que a velocidade permitida das transformações de Lorentz (2000)!

Na Itália, outro grupo de físicos do Conselho Nacional de Pesquisa da Itália, em seus experimentos com microondas (2000), obteve a velocidade de sua propagação para 25%mais do que a velocidade permitida de acordo com A. Einstein …

O mais interessante é que Einshein estava ciente da volatilidade da velocidade da luz:

Pelos livros escolares, todos sabem da confirmação da teoria de Einstein pelos experimentos de Michelson-Morley. Mas praticamente ninguém sabe que no interferômetro, usado nos experimentos de Michelson-Morley, a luz percorria, no total, uma distância de 22 metros. Além disso, as experiências foram realizadas na cave de um edifício de pedra, praticamente ao nível do mar. Além disso, os experimentos foram realizados por quatro dias (8, 9, 11 e 12 de julho) em 1887. Durante esses dias, os dados do interferômetro foram coletados por até 6 horas, e houve absolutamente 36 voltas do dispositivo. E nesta base experimental, como em três baleias, repousa a confirmação da "correção" tanto da teoria da relatividade especial quanto da teoria geral de A. Einstein.

Os fatos, é claro, são assuntos sérios. Portanto, voltemos aos fatos. Físico americano Dayton Miller(1866-1941) em 1933 publicou na revista Reviews of Modern Physics os resultados de seus experimentos na chamada deriva do éter por um período de mais de vinte anospesquisa, e em todos esses experimentos ele recebeu resultados positivos na confirmação da existência do vento etérico. Ele começou seus experimentos em 1902 e os completou em 1926. Para esses experimentos, ele criou um interferômetro com um caminho total do feixe de 64metros. Foi o interferômetro mais perfeito da época, pelo menos três vezes mais sensível do que o interferômetro usado em seus experimentos por A. Michelson e E. Morley. As medições do interferômetro foram realizadas em diferentes horários do dia, em diferentes épocas do ano. As leituras do instrumento foram feitas mais de 200.000 mil vezes, e mais de 12.000 voltas do interferômetro. Ele levantava periodicamente seu interferômetro até o topo do Monte Wilson (6.000 pés acima do nível do mar - mais de 2.000 metros), onde, como ele presumia, a velocidade do vento de éter era maior.

Dayton Miller escreveu cartas para A. Einstein. Em uma de suas cartas, ele relatou os resultados de seus vinte e quatro anos de trabalho, confirmando a presença do vento etérico. A. Einstein respondeu a esta carta com muito cepticismo e exigiu provas, que lhe foram apresentadas. Então … nenhuma resposta.

Fragmento do artigo Teoria do Universo e realidade objetiva

Prancha Constante

A constante de Planck (h) é uma constante fundamental da física quântica e relaciona a frequência de radiação (υ) ao quantum de energia (E) de acordo com a fórmula E-hυ. Tem a dimensão da ação (ou seja, o produto da energia e do tempo).

Dizem que a teoria quântica é um modelo de sucesso brilhante e precisão surpreendente: "As leis descobertas na descrição do mundo quântico (…) são as ferramentas mais fiéis e precisas já usadas para descrever e prever a Natureza com sucesso. Em alguns casos, a coincidência entre a previsão teórica e o resultado realmente obtido é tão precisa que as discrepâncias não ultrapassam a bilionésima parte."

Tenho ouvido e lido tais afirmações com tanta frequência que estou acostumado a acreditar que o valor numérico da constante de Planck deve ser conhecido até a casa decimal mais distante. Parece que é assim: basta olhar em algum livro de referência sobre o assunto. No entanto, a ilusão de precisão desaparecerá se você abrir a edição anterior do mesmo guia. Ao longo dos anos, o valor oficialmente reconhecido desta "constante fundamental" mudou, apresentando uma tendência para um aumento gradual.

A mudança máxima no valor da constante de Planck foi observada de 1929 a 1941, quando seu valor aumentou em mais de 1%. Em grande medida, esse aumento foi causado por uma mudança significativa na carga do elétron medida experimentalmente, ou seja, as medições da constante de Planck não fornecem valores diretos desta constante, pois para determiná-la é necessário saber a magnitude de a carga e a massa do elétron. Se uma ou mais das últimas constantes mudarem seus valores, o valor da constante de Planck também mudará.

Constante de estrutura fina

Alguns físicos consideram a constante de estrutura fina como um dos principais números cósmicos que podem ajudar a explicar a teoria unificada.

Medições realizadas no Observatório de Lund (Suécia) pelo professor Svenerik Johansson e sua aluna de graduação Maria Aldenius em colaboração com o físico inglês Michael Murphy (Cambridge) mostraram que outra constante adimensional, a chamada constante de estrutura fina, também muda com o tempo. Essa quantidade, formada a partir da combinação da velocidade da luz no vácuo, uma carga elétrica elementar e a constante de Planck, é um parâmetro importante que caracteriza a força da interação eletromagnética que mantém unidas as partículas de um átomo.

Para entender se a constante de estrutura fina varia ao longo do tempo, os cientistas compararam a luz proveniente de quasares distantes - objetos superbrilhantes localizados a bilhões de anos-luz da Terra - com medições de laboratório. Quando a luz emitida por quasares passa por nuvens de gás cósmico, um espectro contínuo é formado com linhas escuras mostrando como os vários elementos químicos que compõem o gás absorvem a luz. Tendo estudado as mudanças sistemáticas nas posições das linhas e comparando-as com os resultados de experimentos de laboratório, os pesquisadores concluíram que a constante procurada está passando por mudanças. Para um homem comum na rua, eles podem não parecer muito significativos: apenas alguns milionésimos por cento em 6 bilhões de anos, mas nas ciências exatas, como você sabe, não há ninharias.

“Nosso conhecimento do Universo é incompleto em muitos aspectos”, diz o professor Johansson. “Ainda não se sabe de que 90% da matéria do Universo é feita - a chamada“matéria escura”. Existem diferentes teorias sobre o que aconteceu após o Big Bang. Portanto, novos conhecimentos sempre vêm a calhar, mesmo que não sejam consistentes com o conceito atual do universo."