Статус "мировых постоянных" или физических констант получили несколько десятков чисел, систематически уточняемых экспериментально
[1] В формулах физических закономерностей эти числа используются настолько часто, что им присвоены "собственные" буквенные символы:
α, γ, ε, μ, k, h, C и др.
Существует представление о необыкновенной важности этих физико-математических образов.
А насколько велико их значение?
Константы понадобились при математической записи физических законов.
А. В законе всемирного тяготения
F = G m1 m2/r2
= 6,67259 10
-11 [м
3 кг
-1 с
-2 ] - гравитационная постоянная, являющаяся коэффициентом пропорциональности, приводящим к соответствию единицы измерения масс
m1, m2, расстояний
r и возникающей в природе силы притяжения
F. Кроме того, этому числу приписывается свойство физической величины - размерность.
Б. В законе Кулона для зарядов
F = ε -1g1g2 /r2, ε - электрическая постоянная вакуума.
В. В законе Ампера
F = (μ/2π)I2l/r, μ - магнитная постоянная вакуума;
I - ток;
l - длина проводника с током.
Электрическая и магнитная постоянные появились в уравнениях физики при переходе к международной системе единиц СИ. То есть, они -
артефакты [2] .
Г. Из термодинамики известна связь энергии тела
E с температурой
E = kT, где
k - постоянная Больцмана.
Д. Квантовая физика подарила соотношения:
E = m C2 - связь массы
m и энергии. А так же
E = hν - связь энергии фотона и его частоты
ν. Константы
C = 2,99792458 10
8 [м/с] - скорость света в вакууме (то есть в пространстве свободном от наблюдаемого вещества) и
h = 6,626068764465 10
-34 [Дж с] - постоянная Планка, представляют собой коэффициенты с помощью которых возможен пересчет энергии в массу вещества или в частоту представляющего её фотона.
Е. Постоянная тонкой структуры
α впервые возникла при анализе оптических спектров и, будучи безразмерной, представляет собой соотношение нескольких размерных констант:
α = 2h/μCe2, где
e - заряд электрона.
Физический смысл этой константы до сих пор окончательно не прояснен.
Таким образом, арсенал теоретической физики содержит определенный набор чисел - мировых констант, приобретших смысл "супербукв" физического алфавита. Они со временем начали жить самостоятельной жизнью, и стали представлять особую ценность для теоретиков, будучи в основном, лишь знаками для "уравнивания" субъективно принятых мер физических величин. Мировые константы, в основном, случайные числа, обусловленные случайным выбором эталонов физических величин. Можно найти такой набор эталонов, при котором большинство мировых постоянных станут тождественны единице и "исчезнут" из уравнений.
Если физик в результате своих изысканий получит выражения, содержащие наборы фундаментальных констант, то это для его самого, а, иногда, и для научного сообщества в целом, служит подтверждением верности принятого подхода и полученного результата. В конкретных случаях это может быть оправдано при тщательном физическом обосновании, но приписывать различным комбинациям мировых констант (обычно используемых в сочетании с другими константами и произвольными математическими операциями над всеми составляющими выражений) физический смысл - это то же самое, что приписывать смысл произвольным комбинациям букв алфавита. Случайно могут появляться грамматически верные слова. Совсем редко - осмысленные фразы, но получить интересный сюжет - ничтожная вероятность. Но именно красивым и содержательным сюжетом только и можно выразить смысл физического явления.
Вывод. Мировые постоянные в уравнениях физики важны не менее (и не более), чем переменные физические величины или знаки математических действий.