Γιατί ο αριθμός 137 είναι ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στη φυσική

Έχει το Σύμπαν γύρω μας μια θεμελιώδη δομή που μπορεί να δει κανείς μέσω ειδικών αριθμών;

Ο λαμπρός φυσικός Richard Feynman (1918-1988) το σκέφτηκε περίφημα, λεγοντας ότι υπάρχει ένας αριθμός για τον οποίο όλοι οι αξιόλογοι θεωρητικοί φυσικοί πρέπει να «ανησυχούν». Το ονόμασε «ένα από τα μεγαλύτερα καταραμένα μυστήρια της φυσικής: ένας μαγικός αριθμός που έρχεται σε εμάς χωρίς να καταλαβαίνει ο άνθρωπος».

Αυτός ο μαγικός αριθμός, που ονομάζεται σταθερά λεπτής δομής , είναι μια θεμελιώδης σταθερά, με τιμή σχεδόν ίση με 1/137 . Ή 1/137.03599913, για την ακρίβεια. Συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα άλφα – α.

Το ιδιαίτερο με το άλφα είναι ότι θεωρείται το καλύτερο παράδειγμα καθαρού αριθμού, που δεν χρειάζεται μονάδες. Στην πραγματικότητα συνδυάζει τρεις από τις θεμελιώδεις σταθερές της φύσης – την ταχύτητα του φωτός, το ηλεκτρικό φορτίο που μεταφέρεται από ένα ηλεκτρόνιο και τη σταθερά του Planck, όπως εξηγεί ο φυσικός και αστροβιολόγος Paul Davies στο περιοδικό Cosmos. Η εμφάνιση στη διασταύρωση τέτοιων βασικών τομέων της φυσικής όπως η σχετικότητα, ο ηλεκτρομαγνητισμός και η κβαντική μηχανική είναι αυτό που δίνει στο 1/137 τη γοητεία του.

Ο φυσικός Laurence Eaves, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Nottingham, πιστεύει ότι ο αριθμός 137 θα ήταν αυτός που θα σήμαινε στους εξωγήινους για να δείξει ότι έχουμε κάποιο μέτρο κυριαρχίας στον πλανήτη μας και κατανοούμε την κβαντική μηχανική. Οι εξωγήινοι θα γνώριζαν επίσης τον αριθμό, ειδικά αν ανέπτυξαν προηγμένες επιστήμες..

Σταθερά λεπτής δομής – Εξήντα σύμβολα www.youtube.com

 Ο αριθμός απασχόλησε και άλλους μεγάλους φυσικούς, συμπεριλαμβανομένου του νομπελίστα Wolfgang Pauli (1900-1958), ο οποίος είχε εμμονή με αυτό όλη του τη ζωή.

«Όταν πεθάνω η πρώτη μου ερώτηση προς τον Διάβολο θα είναι: Ποιο είναι το νόημα της σταθεράς λεπτής δομής;» αστειεύτηκε ο Πάουλι .

Ο Pauli αναφέρθηκε επίσης στη σταθερά λεπτής δομής κατά τη διάρκεια της διάλεξής του για το Νόμπελ στις 13 Δεκεμβρίου 1946 στη Στοκχόλμη, λέγοντας ότι ήταν απαραίτητη μια θεωρία που θα καθόριζε την τιμή της σταθεράς και «έτσι θα εξηγούσε την ατομικιστική δομή του ηλεκτρισμού, η οποία είναι μια τόσο ουσιαστική ποιότητα όλων των ατομικών πηγές ηλεκτρικών πεδίων που υπάρχουν στην πραγματικότητα στη φύση».

Μια χρήση αυτού του περίεργου αριθμού είναι η μέτρηση της αλληλεπίδρασης φορτισμένων σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Το Alpha καθορίζει πόσο γρήγορα ένα διεγερμένο άτομο μπορεί να εκπέμψει ένα φωτόνιο. Επηρεάζει επίσης τις λεπτομέρειες του φωτός που εκπέμπεται από τα άτομα. Οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρατηρήσουν ένα μοτίβο μετατοπίσεων φωτός που προέρχεται από άτομα που ονομάζεται «λεπτή δομή» (δίνοντας στη σταθερά το όνομά της). Αυτή η «λεπτή δομή» έχει παρατηρηθεί στο φως του ήλιου και στο φως που προέρχεται από άλλα αστέρια.

Οι σταθεροί αριθμοί σε άλλες καταστάσεις, κάνουν τους φυσικούς να αναρωτιούνται γιατί. Γιατί η φύση επιμένει σε αυτόν τον αριθμό; Εμφανίστηκε σε διάφορους υπολογισμούς στη φυσική από τη δεκαετία του 1880, ωθώντας πολλές προσπάθειες για να βρεθεί μια Μεγάλη Ενοποιημένη Θεωρία που θα ενσωματώνει τη σταθερά από τότε. Μέχρι στιγμής, καμία εξήγηση δεν έλαβε χώρα. Πρόσφατη έρευνα εισήγαγε επίσης την πιθανότητα ότι η σταθερά έχει πράγματι αυξηθεί τα τελευταία έξι δισεκατομμύρια χρόνια, αν και ελαφρώς.

Εάν θέλετε να μάθετε τα μαθηματικά πίσω από τη σταθερά της λεπτής δομής πιο συγκεκριμένα, ο τρόπος με τον οποίο καταλήγετε στο άλφα είναι βάζοντας τις 3 σταθερές h,c και e μαζί στην εξίσωση —

Καθώς οι μονάδες c, e και h αλληλοεξουδετερώνονται, ο «καθαρός» αριθμός 137.03599913 μένει πίσω. Για ιστορικούς λόγους, λέει ο καθηγητής Davies , χρησιμοποιείται το αντίστροφο της εξίσωσης 2πe2/hc = 1/137,03599913. Αν αναρωτιέστε ποια είναι η ακριβής τιμή αυτού του κλάσματος – είναι 0,007297351.

  πηγη