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大自然的常数:数字的无尽奥秘

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:——J·B·普利斯特莱围绕大自然的常数值的最大奥秘无疑是无处不在的某些巨大的数字,它们似乎出现在各种表观上毫无关系的不同的思考里。如果我们要跟随马克斯·普朗克,并用基本的普朗克作用量单位[4]计算这可观测宇宙的“作用量”[5]的估计数,那么我们得到的是10120我们已知道爱丁顿倾向于将可观测宇宙中的粒子数与涉及宇宙学常数的某个量联系起来。这些观察现象暗示有正的宇宙学常数存在。

大自然的常数:数字的无尽奥秘

虽然我们谈了这么许多关于巧合的事件,我们实际上并不相信它。在我们的内心深处,我们认真考虑这个宇宙,我们隐隐地相信它不是一件随意的偶然的事,每件事本身自有其意义。

——J·B·普利斯特莱

围绕大自然的常数值的最大奥秘无疑是无处不在的某些巨大的数字,它们似乎出现在各种表观上毫无关系的不同的思考里。爱丁顿数是一个显著的例子。位于包含可观测的宇宙[2]范围内的质子总数目接近于数

1080

那么,如果我们问一下两个质子之间电磁力和引力的强度之比,答案与它们的间距无关,[3]而是近似等于

1040

这件事稍有点蹊跷。由于涉及大自然常数的纯数学结果表明与在1的100左右的因子范围内的数字极不相同,这是奇怪透了的,但1040及其平方1080例外,却有点奇怪,也不会到此为止。如果我们要跟随马克斯·普朗克,并用基本的普朗克作用量单位[4]计算这可观测宇宙的“作用量”[5]的估计数,那么我们得到的是(www.xing528.com)

10120

我们已知道爱丁顿倾向于将可观测宇宙中的粒子数与涉及宇宙学常数的某个量联系起来。从那时起,这个量有一段相当平静的历史,偶尔重新出现于理论宇宙学家们需要为容纳棘手的新的观察寻找方法之时。最近这种情景再次展现。哈勃太空望远镜与灵敏的地基望远镜合作,使新的观测达到空前的远程和精度成为可能,已经探测到遥远星系中的超新星。它们的独特的发光和变弱的模式使人们可从其表观的亮度推导出它们的距离。值得注意的是,这些星系飞离我们的速度比任何人想像的快得多。宇宙的膨胀已由减速状态转入加速状态。这些观察现象暗示有正的宇宙学常数存在。如果我们将其数值表示成纯粹的无量纲数(以普朗克长度平方作为测量单位),那么我们就得到一个非常接近于以下这个数的数:

10-120

在实际物理学的研究中,人们从未遇到过比这更小的数了。

我们应如何理解所有这些大数呢?关于1040及其平方和立方有着什么宇宙学上的意义呢?

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