Возможно потому, мой друг, что по меткому выражению Фейнмана сам факт существования этого загадочного числа является «проклятием для всех физиков». И действительно долгое время (более полувека) физический смысл этой безразмерной константы оставался величайшей тайной, ибо никто не знал, как появляется это магическое число.

Чтобы разобраться с этим, необходимо вспомнить две постоянные:
- постоянную Кеплера: Kп = v²*R, Дж*м/кг (или м³/с²) и
- постоянную Планка: h = m*v*R, Дж*с (или кг*м²/с).

Если постоянную Кеплера поделить на минимально возможное (по модулю – максимальное) значение гравитационного потенциала (отрицательное значение скорости света в квадрате – с², м²/с²), то получим минимально возможный орбитальный радиус, который мы называем гравитационным радиусом (этот радиус имеет отношение к гравитационному полю):

r_g = Kп/c², м.

Дополнение:

Для атома водорода гравитационный радиус равен так называемому «классическому радиусу электрона». Это фундаментальная константа с размерностью длины, определяющая радиус сферы с зарядом е = 1,60218*10^-19 Кл, распределённым равномерно по поверхности сферы. Поэтому, для современной физики, электрон есть некоторое поле, радиус которого является характеристикой распределения энергии электрона в пространстве.

Если поделить постоянную Планка на максимальное значение импульса (m_e*c, кг*м/с), то получим другой минимально возможный радиус, который мы называем радиусом Комптона (этот радиус имеет отношение к электромагнитному полю):

r_эм = h_p/(m_e*c), м.

Отношение данных радиусов для атома водорода (простейший случай) даёт нам значение постоянной тонкой структуры:

r_g/r_эм = (Kп*m_e)/(h_p*c) = α = 1/137,036.

Отсюда видно, что всё сводится к отношению двух минимально возможных радиусов (гравитационного и электромагнитного) в потенциальном поле атома.

Коллега, и это всё?

Нет, не всё, мой друг. Это справедливо (как уже сказано) только для атома водорода, где масса поля равна массе электрона (m_п = m_e), а гравитационный радиус – так называемому «классическому радиусу электрона» (r_g = r_e).

Нам же необходимо получить значение постоянной тонкой структуры для общего случая и не только в микрополе (потенциальных полях атомов), но и в макрополе (потенциальных полях звёзд и планет).

Для общего случая (для конкретного потенциального поля) постоянная Планка (постоянная излучения) равна:

H_p = h_p*Z², Дж*с,

где Z = q/e – число элементарных электрических зарядов в данном поле.

Но, если постоянная Планка имеет отношение к импульсу, то по аналогии с ней мы можем получить постоянную, которая имеет отношение к энергии:

h_w = m_e*c²*r_e = h_p*α*с = 2,30708*10^-28, Дж*м

И для общего случая эта энергетическая постоянная (постоянная поглощения) равна:

H_w = m_п*c²*r_g = h_w*Z² = H_p*α*с, Дж*м

Следовательно, постоянная тонкой структуры определяет не только отношение гравитационного радиуса к электромагнитному для конкретного потенциального поля, но и отношение постоянной поглощения (энергетической постоянной) к постоянной излучения (постоянной Планка) для данного поля:

α = r_g/r_эм = H_w/H_pс = 1/137,036.

Коллега, что означают ваши термины «излучение» и «поглощение»?

Постоянная Планка введена в 1900 году при установлении закона распределения энергии в спектре равновесного излучения (электромагнитного излучения) при определённой температуре. Следовательно, постоянная Планка связана с температурой излучения энергии веществом. И наоборот, энергетическая постоянная связана с температурой поглощения энергия веществом из окружающего поля. Об этом мы подробно поговорим чуть позже, когда разберёмся с «реликтовым излучением».

Здесь же важно то, что для многих постоянная тонкой структуры была количественной характеристикой только электромагнитного взаимодействия, а фактически она характеризует соотношение геометрических параметров гравитационного и электромагнитного полей.

Проблема здесь заключается в том, что многие из нас не могут признать реальное присутствие гравитации в потенциальном поле атома, ибо в соответствии с так называемым «всемирным» законом тяготения действие гравитации в поле атома исчезающе мало.

Опасаясь лишний раз ставить под сомнение «всемирный» закон, мы как бы «забываем» о том, что в микрополе чудесно действуют законы Кеплера (особенно, его третий Закон). А тех физиков, которые использовали эти «законы неба» в потенциальном поле атома (Макс Борн, Эдуард Шпольский...), к великому сожалению, вообще можно сосчитать на пальцах одной руки.

Поэтому, гравитационный радиус атома водорода мы продолжаем наивно называть классическим радиусом электрона. И это мы вынуждены признать, как неоспоримый ФАКТ.

 

На главную