Ændres naturkonstanterne? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Ændres naturkonstanterne?

24. juni 2008

Ændres naturkonstanterne?

Hej Malte
Ændrer den absolutte fysik, dvs. den fysik som eksisterer uafhængigt af vores erkendelse, sig i tiden? Mener du love som findes bag tingene og som vi måske ikke har erkendt, hvis det er tilfældet, kan vi jo ikke udtale os om, hvordan det ændres? Hvad menes med den absolutte fysik?

Og hvis den gør, hvad er så katalysator for denne ændring? Kan man forestille sig at kan opstille en lov som beskriver ændringen af de fysiske love? Eller er det en kaotisk ændring uden mål?

Hovedsageligt går mit spørgsmål på om der er tegn på at fysikken ændre sig i tiden. F.eks. at lyshastigheden har været en anden end den er nu. Eller at der har lovmæssigheder har haft en anden form end de har nu. Vi påstår at give en fortolkning af den af vores erkendelse uafhængige fysik. Det er det eneste vi kan gøre. En ændring i den af vores erkendelse uafhængige fysik, må også give udslag i vores fortolkning af denne. Ikke nødvendigvis en korrekt ændring i fortolkningen, men dog en ændring. Det må vi i hvert fald formode.

Dernæst, hvis man kunne forestille sig dette, kan man så sige noget generelt om denne ændring? Dvs. om hele fysikken ændre sig på en bestemt måde: Geometrien ændre sig, eller om vores grundantagelser til en anden tid skal gøre på et andet grundlag end de er gjort nu? Ved godt det er svært at snakke om en grund til at fysikken ser ud som den gør, og det er heller ikke mit ærinde at bringe noget religiøst ind i diskussionen.

Jeg prøver bare at overbevise mig selv om, at den af vores erkendelse uafhængige fysik ikke ændre sig i tiden. Det ville jo være et yderst hårdt slag mod hele videnskaben. Håber det blev klarere nu.

Med venlig hilsen
M B

Det er klart, at de love og hermed værdien af de naturkonstanter der er i lovene, vi har nedskrevet ændres med tiden. Vi er igennem århundreder blevet bedre til at måle, har fået andre matematiske "instrumenter", computere osv.

Vores verdensbillede er ændret. De gamle græske havde jorden i centrum og alt andet i cirkler udenom (for planeterne epicykler), bl.a. fordi de opfattede cirklen som perfekt. Denne opfattelse blev fastholdt, idet det passede kirken, at jorden var universets centrum indtil Galileo Galilei's (1564 - 1642) tid. De astronomer der mente noget andet, blev dømt og nogen brændt (Giordano Bruno (1548 - 1600) dømt af inkvisitionen, brændt på torvet i Rom). Med Galilei, Newton, Copernicus og Kepler væltede den gamle verdensopfattelse, og vi fik vores nuværende verdensbillede. Det er blevet forfinet igennem årene, fordi vi har lært mere om stjernerne, dannelsen af universet (Big Bang) osv. Der er her intet der tyder på, det du vist spørger om nemlig om virkeligheden ændres, det vi ser er at vores teorimodel ændres.

Galilei er, nu vi er ved det, idemanden til den naturvidenskabelige metode, der kort fortalt går ud på, at der skal være en vekselvirkning imellem eksperimenter og teori (fysikernes matematiske beskrivelse), så en teori kun er god, hvis den bekræftes af eksperimenter.

I den tid man har målt f.eks. lyshastigheden, er variationerne indenfor måleusikkerheden. Eksempel Rømers lyshastighed var indenfor 20 %, med dagens kendte afstande i solsystemet endda bedre. Dernæst eksperimenter:

Galileo med 2 blændelygter efter et princip anvendt til lydhastighedsmålinger, når assistenten så lyset fra Galileo's lygte skulle han åbne sin. Lyshastigheden måltes så som afstanden divideret med forsinkelsen. Forsinkelsen var afstandsuafhængig og Galileo besluttede, at det var reaktionshastigheden de så.

  • Rømer (astronomisk)  1676  298 000 km/s (moderne afstande til Jupiter)
  • Fizeau  1849  300 000 ± 1 000 km/s *)
  • Rosa og Dorsey (elektrisk)  1907  299 788  ± 30 km/s
  • Mercier (Lechertråde)  1923  299 785  ± 30 km/s
  • Michelson  (vej/tid)  1927  299 796   ± 4 km/s
  • Michelson, Pearson og Pease (vej/tid)  1935  299 774   ± 11 km/s
  • Essen (radiobølger 10 THz)  1950  299 792,5  ± 1 km/s
  • Bergstrand  (vej/tid)  1951  299 792,9  ± 0,2 km/s
  • Froome (radiobølger 75 THz)  1951-58  299 792,5  ± 0,1 km/s
  • I dag meterdefinitionen  299 792,458 km/s

*) Denne tandhjuls metode og den senere roterende spejlmetode blev forslået af den på det tidspunkt blinde Franske fysiker Arago.

Som det ses, er der næppe systematiske forandringer. Den afgørende nyhed er den, at lyset har en endelig fast hastighed i vacuum.

Vi har intet eksperimental kendskab til at naturkonstanter eller fysik skulle ændre sig med tiden. Vi ved at fysikken opfører sig anderledes nær lyshastigheden (relativitetsteorien), og til svarende når vi er i atomar målestok (kvantetorien), vi har en række teorier for, hvad der sker, ved meget høje energier, men det er jo teorier, der dækker et områder, som man ikke tidligere viste noget om, og de giver vore almindelige fysiske beskrivelser under almindelige forhold (korrespondensprincippet).

Der er filosoferet over om naturkonstanterne har ændret sig kort efter Big Bang og til nu. Det har man ikke noget eksperimentelt bevis for. Det er klart, at hvis f.eks. plancks konstant,h ,har ændret sig væsentligt igennem tiden ville årsagen være andre atomare energier og dermed andre bindinger i kemien, og det ville fuldstændigt forandre naturen og baggrunden for livet.

De fjerne galeakser vi kan se i rummet, og hvor lyset er udsendt kort efter Big Bang, har spektrallinier, som med den nøjagtighed man kan måle, er de samme som de nuværende, der er altså ikke indicier, som viser en væsentlig forandring i næsten hele perioden siden Big Bang. De ændringer der ses i lovene gennem århundrede afspejler ikke efter fysikernes mening ændring i den bagved liggende natur, men bare bedre viden, forståelse og målemetoder.

Med venlig hilsen
Malte Olsen