掌控宇宙的無量綱常數有哪些？還有哪些常數沒有被發現？
量子科學論2019-11-05 22:33:43掌控宇宙的無量綱常數有哪些？還有哪些常數沒有被發現？
這些常數對宇宙的演化起到了啥作用
在可觀測宇宙的尺度上，物質以絲狀結構聚集在一起，在最密集的部分形成了星系、恆星和行星，它們都是孤立的叢集，並且在更大尺度上聚集成了星系團、超星系團。
雖然不同的空間區域和物質結構模擬在細節上會略有不同，但星系聚集的模式總是相同的；如果我們回溯到物理定律所允許的最早時間，我們將得到一個與我們的宇宙幾乎沒有區別的宇宙。
如果讓宇宙重新開始，誕生一個新的宇宙，並與我們的宇宙一樣古老（138億年），這兩個宇宙在很多重要的方面看起來都是一樣的：
有相同數量的星系，相同質量的星系，以相同的方式聚集在一起，
新宇宙中元素的比例將與今天的元素丰度相同，
新宇宙將擁有與我們的宇宙質量分佈相同的恆星和行星數量，
暗能量、暗物質、普通物質、中微子和輻射的比例與我們的宇宙相同，
最重要的是，所有的基本常數都有相同的值。
最後一點非常重要，因為從同樣的初始條件出發，才能保證新的宇宙看起來和我們今天的宇宙一樣，那麼這些常數是什麼？
什麼是無量綱常數
我們比較熟悉的常數，如光速C，普朗克常數h（或ħ），牛頓引力常數G。這些常數都是有量綱的，這意味著它們的數值依賴於測量它們的單位，例如米、秒、公斤等。但是很明顯，宇宙並不會關心我們使用哪種測量單位！所以我們可以創造無量綱常數，或者說這些物理常數的組合，只是數字，用來描述宇宙中不同部分之間的聯絡。
科學的目標之一是用最簡單的術語來描述自然。就我們今天對宇宙的理解而言，需要多少這樣簡單的描述才能完全描述宇宙中的粒子、相互作用和規律？相當多！至少26個。我們來看看這些無量綱常數是什麼？
1、精細結構常數
即電磁相互作用的強度。就我們更熟悉的一些物理常數而言，這是基本電荷（比如電子）的平方與普朗克常數乘以光速的比值。在我們宇宙的能量中，這個數字約為1/137。036，這種相互作用的強度隨著相互作用粒子能量的增加而增加。這被認為是由於基本電荷在更高能量下的行為相對增加，目前還不是很確定。
2、強耦合常數，或者說強核力的強度
儘管與電磁力或重力相比，強作用力的作用方式非常不同，也違反直覺，但這種相互作用的強度可以用一個耦合常數來引數化。我們宇宙的這個常數，也像電磁常數一樣，隨著能量的變化而變化。
3 - 17、15個基本標準模型粒子的（非零）質量
在標準模型中，這通常透過電子、μ子和τ、三種中微子、六夸克、W和Z玻色子以及希格斯玻色子的十五個耦合常數（希格斯場）來體現。光子和八個膠子並沒有耦合常數，它們本質上是無質量的粒子。
這是理論家們苦惱的一個來源，他們希望這些常數（基本粒子的基本質量）要麼是某種模式的一部分（它們不是），要麼可以從基本原理中計算出來（它們不是），要麼是從某種更大的框架中動態地出現，比如統一理論（GUT）或弦理論（它們不是）。
18-21、夸克混合引數。
這四個引數規定了所有弱核衰變如何發生，並允許我們計算不同的放射性衰變產物的機率振幅。因為“上夸克”、“魅夸克”和“頂夸克”（以及“底夸克”、“奇夸克”和“下夸克”）都有相同的量子數，它們可以混合在一起。混合的細節通常由Cabibbo-Kobayashi-Maskawa （CKM）矩陣引數化，並給出了三個夸克混合角，以及一個違反cp的複雜相位。
同樣，這四個引數不能從任何其他原理中預測出來，只能簡單地測量出來。
22-25、中微子混合引數。
與夸克相似，考慮到三種中微子都有相同的量子數，中微子相互混合的細節也有四個引數。到今天為止，三個混合角度已經被相當精確地測量了，但違反cp的階段還沒有被測量。中微子混合是由Maki-Nakagawa-Sakata （MNS）矩陣引數化的。
26、宇宙常數或無量綱常數，驅動宇宙加速膨脹。
這是另一個常數，它的值無法得到，只是一個可測量的事實。如果我們把宇宙倒回到大爆炸後幾皮秒的時間，以大致相同的初始條件和這26個基本常數開始，我們每次都會得到大致相同的宇宙。唯一的區別是量子力學機率和初始條件變化的程度。
還有哪些常數沒有被發現？
即使上面的26個常數也不能解釋宇宙的一切！例如：
我們現有常數的cp違反數量，無法解釋在宇宙中觀察到的物質-反物質的不對稱性。這就需要某種新的物理學，這就意味著必須有一個新的基本引數。
如果強相互作用中有cp違反，那也會是一個新的引數，如果沒有，阻止強CP的物理（或對稱性）可能會攜帶一個新的常數或多個常數。
宇宙暴漲發生了嗎？如果發生了，與之相關的引數是什麼？
什麼是暗物質？根據我們合理的假設，暗物質是一個有質量的粒子，肯定需要至少一個（或多個）新的基本引數來描述暗物質。
這就是我們今天的處境！
我們還不知道這些常數的值從何而來，也不知道這些常數是否會被我們宇宙中現有的資訊所知曉。 我們穿越宇宙的旅程還在繼續！
華箋流香2019-11-05 22:58:47掌控宇宙的無量綱常數只有一個~精細結構常數，它的發現是必然！它的測定關係到廣義相對論是否被推翻！
1900年左右是科學爆發的時代，不僅有一批偉大的科學家和數學家，而且工業革命也積累了相當多的成果。
當時科學家已經發現了原子是有原子核和圍繞在核外執行的電子所組成的，但是兩者之間的關係是怎麼樣的，提出了很多個模型。
最後經過篩選以後，發現波爾的模型基本正確。
原子有很多種，其中最簡單的就是氫原子只有一個質子和一個電子組成。波爾提出的氫原子模型，與行星圍繞恆星運動的軌跡非常的相似，可以把質子看成一個恆星，電子圍繞質子做圓周運動。唯一不同的是，行星繞恆星的軌道半徑可以是任意的，但是原子核外的電子的軌道半徑受量子力學法則支配，軌道半徑是一個不連續的固定值，每一個軌道半徑對應一個能量的級別。當電子在不同的軌道上變動的時候（學術上稱為遷躍），這個時候電子會吸收或者發射出能量。
這個能量會以光子輻射的形式發射出來。因為每一個原子核外電子的軌道能級是固定的不連續數值，所以發射出來的光子的分佈就像二維碼，被稱為光譜。
》隨著技術的進步，測量手段越來越先進。科學家發現氫原子的1條譜線，實際上是由靠的很近的多條譜線構成。
假如有一天你去超市，買了一聽可樂。然後你用一個高倍放大鏡看了一下包裝上的條碼，突然發現每一條碼線，實際上是由許多平行且捱得很近的更加精細的線組成的。你是不是會懷疑這瓶可樂裡隱藏著什麼秘密？
科學家們第一時間想到，這樣與眾不同的結構，顯示我們的宇宙中蘊含著重大的秘密。
》只要靠得足夠近，大自然總是顯現出讓人意外的一方面。
這就好像考古學家們在墓道的盡頭遇到了一堵牆，但是仔細檢查後卻發現這堵牆是空的，背後隱藏著一個龐大的空間，而且在牆上有一個機關。
為了開啟這個牆上的機關，索末菲使用電子橢圓軌道修正了波爾軌道，並且考慮了電子的相對論效應引起的質量增加，成功的描述了電子能級的精細結構。
並且誕生了一個常數：精細結構常數。這個常數從它一誕生起就非同凡響。
精細結構常數，是電子在氫原子一級波爾軌道上的執行速度和光速的比值，表面上看是一個無量剛常數！
》英國著名的科學家，愛丁頓爵士曾經試圖從純邏輯的觀點計算出精細結構常數的取值。
愛丁頓的先進事蹟包括，用冰塊的融化時間測出了太陽的光輻射功率和太陽的總功率，進行過一次著名的驗證廣義相對論的星光彎曲檢驗。
愛丁頓第一次算的精細結構常數數值是1/136。後來精細結構常數被測出來是1/137，愛丁頓連忙在自己原來計算的數字上又加了一個1，他在教室裡對自己的學生說，他當時確實少算了一個1。因此，他的學生背後都叫他Addingone。對比一下愛丁頓的英文名Eddington！23333。
實際上這個常數的精確值，是1/137。03599976。一般在物理學裡會被記作阿爾法α。
精細結構常數的計算公式為：α=e2/（4πεch）（其中e是電子電荷，ε是真空介電常數， h是約化普朗克常數，c 是真空中的光速）。
費曼說：這個常數的存在是一個謎。為什麼上帝會隨手寫下這樣一個數字？
可惜的是，這件事情拉瑪努金不知道，否則他一定會給這個常數一個計算公式。
》兩個電子之間的相互影響是透過交換光子完成的，這個過程非常的複雜，交換的方式有很多種。
而它們之間作用力的大小隨著交換方式的複雜程度呈指數降低。而精細結構常數阿爾法α，就是那個指數的底數。
一般的情況下，在物理公式裡能夠作為底數的通常都是最基本的物理量，比如說時間和空間尺度，而最基本的物理量又分別代表一個維度。
》所以，精細結構常數很可能代表額外的空間維度。
電子的運動方式太過於微小，我們無法看到。雖然電子和原子核組成的原子，構成了我們身邊的萬物。但是，電子運動的空間，和我們眼睛裡面真實的宇宙空間相去甚遠。
很有可能，電子在原子核外的運動是在卡比拉丘成桐空間中展開的，那裡存在著一個沒有物質分佈的引力場。
》精細結構常數把電子電荷e和真空中的光速c關聯在一起。如果精細結構常數隨時間變化，要麼就是電子電荷隨時間變化，要麼就是真空中的光速隨時間變化。
對於精細結構常數的測定，關係著物理的重大變革是否會到來。如果相對論被推翻，那麼所有的物理定律都要重新改寫。
加熱一堆原子，就會發光，但是隻發出特定波長的光，這取決於加熱的是哪種原子。節假日釋放的璀璨煙花，就是被炸藥加熱的不同種類原子發出來的光。
在太空中有一種特別的星體，叫做類星體。因為它們特別大，又特別明亮。後來的天文學研究發現，這些類星體實際上是一個巨大的黑洞。因為圍繞在黑洞周圍吸積盤上的物質，不停的向黑洞中間掉落的過程，輻射出來極其強烈的光子，照亮了周圍的夜空。
類星體周圍的氫原子被加熱以後，輻射出來的光，在茫茫的宇宙中旅行了幾十億年到達了地球。
澳大利亞新南威爾士州大學的科學家朱利安。貝雷吉特（UNSW，Julian Berengut），研究了來自幾十億光年外類星體的原子光譜後，驚訝的發現，它們和地球上的原子光譜有一點點的不同，雖然差別只有1/10萬。
但是，就是這一點點的差別，也意味相對論可能會被改寫！這也讓科學家們對自然界有了深深的敬畏，上帝總是不想輕易告訴我們最後的答案！
我們對這個世界瞭解的越深刻，越讓人感覺害怕。
緯度與空間2019-11-05 21:29:30別的不知道，但是目前歐洲及國內即將進行的大型粒子對撞物理實驗，如果成功將會出現你說的未知公式及未知能量，這也是目前最有可能對未知宇宙進行探索的最靠譜實驗。
黎松祥2020-09-29 07:04:47這個常數應該是簡單的自然數，如果不是自然數就不合情理。是那個自然數呢？是56。是鐵最穩定的同位素，26個質子和30箇中子之和。暗物質是由微小中子團構成，最穩定狀態也是56箇中子組成團，沒有質子，不帶電，不發光，微小透明。只有一種作用力，近距離萬有引力，作為核結合力。沒有電磁力不能成塊，只能霧狀分佈成暈。
適物2020-10-03 15:15:48宇宙中有什麼常數呢？每個星系都是有其各自特別的運動屬性的產生和不同的物理力學現象，當你深度理解宇宙之間的太空中的推理是“無質量”的論證體系的規律之時，你會明白宇宙太空中根本沒有什麼“常數”所說了。