Введение
Гипотеза, связывающая возраст Вселенной с физическими константами
The Dirac large numbers hypothesis (LNH) is an observation made by Paul Dirac in 1937 relating ratios of size scales in the Universe to that of force scales. The ratios constitute very large, dimensionless numbers: some 40 orders of magnitude in the present cosmological epoch. According to Dirac's hypothesis, the apparent similarity of these ratios might not be a mere coincidence but instead could imply a cosmology with these unusual features:
The strength of gravity, as represented by the gravitational constant, is inversely proportional to the age of the universe:
The mass of the universe is proportional to the square of the universe's age: Physical constants are actually not constant. Their values depend on the age of the Universe.
Гипотеза больших чисел Дирака (LNH) — это наблюдение, сделанное Полом Дираком в 1937 году, которое устанавливает связь между соотношениями масштабов размеров во Вселенной и масштабами сил. Эти соотношения представляют собой очень большие, безразмерные числа: порядка 40 порядков величины в современную космологическую эпоху. Согласно гипотезе Дирака, кажущееся сходство этих соотношений может быть не простым совпадением, а свидетельствовать о космологии, обладающей этими необычными свойствами:
The Dirac large numbers hypothesis (LNH) is an observation made by Paul Dirac in 1937 relating ratios of size scales in the Universe to that of force scales. The ratios constitute very large, dimensionless numbers: some 40 orders of magnitude in the present cosmological epoch. According to Dirac's hypothesis, the apparent similarity of these ratios might not be a mere coincidence but instead could imply a cosmology with these unusual features:
The strength of gravity, as represented by the gravitational constant, is inversely proportional to the age of the universe:
The mass of the universe is proportional to the square of the universe's age: Physical constants are actually not constant. Their values depend on the age of the Universe.
Сила гравитации, выраженная гравитационной постоянной, обратно пропорциональна возрасту Вселенной.
The Dirac large numbers hypothesis (LNH) is an observation made by Paul Dirac in 1937 relating ratios of size scales in the Universe to that of force scales. The ratios constitute very large, dimensionless numbers: some 40 orders of magnitude in the present cosmological epoch. According to Dirac's hypothesis, the apparent similarity of these ratios might not be a mere coincidence but instead could imply a cosmology with these unusual features:
The strength of gravity, as represented by the gravitational constant, is inversely proportional to the age of the universe:
The mass of the universe is proportional to the square of the universe's age: Physical constants are actually not constant. Their values depend on the age of the Universe.
Масса Вселенной пропорциональна квадрату её возраста.
The Dirac large numbers hypothesis (LNH) is an observation made by Paul Dirac in 1937 relating ratios of size scales in the Universe to that of force scales. The ratios constitute very large, dimensionless numbers: some 40 orders of magnitude in the present cosmological epoch. According to Dirac's hypothesis, the apparent similarity of these ratios might not be a mere coincidence but instead could imply a cosmology with these unusual features:
The strength of gravity, as represented by the gravitational constant, is inversely proportional to the age of the universe:
The mass of the universe is proportional to the square of the universe's age: Physical constants are actually not constant. Their values depend on the age of the Universe.
Физические константы на самом деле не являются постоянными. Их значения зависят от возраста Вселенной.
The Dirac large numbers hypothesis (LNH) is an observation made by Paul Dirac in 1937 relating ratios of size scales in the Universe to that of force scales. The ratios constitute very large, dimensionless numbers: some 40 orders of magnitude in the present cosmological epoch. According to Dirac's hypothesis, the apparent similarity of these ratios might not be a mere coincidence but instead could imply a cosmology with these unusual features:
The strength of gravity, as represented by the gravitational constant, is inversely proportional to the age of the universe:
The mass of the universe is proportional to the square of the universe's age: Physical constants are actually not constant. Their values depend on the age of the Universe.
Позднее развитие и интерпретации
Теория Дирака вдохновила и продолжает вдохновлять значительный объем научной литературы в различных областях, порождая множество спекуляций, дискуссий и новых идей в отношении ее применения. В контексте геофизики, например, Эдвард Теллер, по-видимому, выдвинул серьезное возражение против LNH в 1948 году, утверждая, что изменения в силе гравитации не согласуются с палеонтологическими данными. Однако Джордж Гамов в 1962 году показал, что простое изменение параметров (в данном случае, возраста Солнечной системы) может опровергнуть выводы Теллера. Дебаты усложняются выбором космологий LNH: в 1978 году Г. Блейк утверждал, что палеонтологические данные согласуются с "мультипликативным" сценарием, но не с "аддитивным". Аргументы как в пользу, так и против LNH также приводятся на основе астрофизических соображений. Например, Д. Фалик утверждал, что LNH несовместима с экспериментальными данными о микроволновом фоновом излучении, в то время как Кануто и Хсие утверждали обратное. Один из аргументов, вызвавший значительные споры, был предложен Робертом Дикком в 1961 году. Известный как антропный принцип или тонкая настройка Вселенной, он просто утверждает, что большие числа в LNH являются необходимым совпадением для существования разумных существ, поскольку они параметризуют синтез водорода в звездах и, следовательно, жизнь на основе углерода не могла бы возникнуть иначе. Различные авторы ввели новые наборы чисел в исходное "совпадение", рассматриваемое Дираком и его современниками, тем самым расширяя или даже отклоняясь от выводов самого Дирака. Джордан (1947) отметил, что отношение масс типичной звезды (в частности, звезды массы Чандрасекара, которая сама по себе является постоянной природы, приблизительно 1,44 солнечных масс) к массе электрона приближается к 1060, что является интересной вариацией 1040 и 1080, обычно связываемых с Дираком и Эддингтоном соответственно. (Физика, определяющая массу Чандрасекара, дает отношение, равное гравитационной постоянной тонкой структуры, возведенной в степень −3/2, то есть 10−40.)
Современные исследования
Несколько авторов недавно выявили и осмыслили значимость ещё одного большого числа, порядка 120 порядков величины. Это, например, отношение теоретических и наблюдательных оценок плотности энергии вакуума, которое Нотталь (1993) и Мэтьюс (1997) связали в рамках LNH с законом масштабирования для космологической постоянной. Карл Фридрих фон Вайцзекер отождествил 10¹²⁰ с отношением объёма Вселенной к объёму типичного нуклона, ограниченного его длиной волны Комптона, и интерпретировал это отношение как сумму элементарных событий или битов информации во Вселенной. Валев (2019) обнаружил уравнение, связывающее космологические параметры (например, плотность Вселенной) и планковские единицы (например, планковскую плотность). Это соотношение плотностей, а также другие соотношения (использующие четыре фундаментальные константы: скорость света в вакууме c, гравитационную постоянную Ньютона G, приведённую постоянную Планка ħ и постоянную Хаббла H) вычисляется в точное число 32.8·10¹²⁰. Это служит подтверждением гипотезы Дирака о больших числах, устанавливая связь между макромиром и микромиром.