Az aranymetszés a fenti ábrát követve, a következő szakasz-aránynak felel meg

Hasonló dokumentumok
Q-FIZIKA ARANYMETSZÉS A FIZIKÁBAN

1. SI mértékegységrendszer

Radiokémia vegyész MSc radiokémia szakirány Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, 2008.

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

A Riemann-Siegel zeta függvény kiugró értékeinek keresése. A matematikai egyik legnehezebb problémája, avagy a prímszámok misztériuma

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Mérés szerepe a mérnöki tudományokban Mértékegységrendszerek. Dr. Berta Miklós Fizika és Kémia Tanszék Széchenyi István Egyetem

Nemzetközi Mértékegységrendszer

A klasszikus mechanika alapjai

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI


Fázisátalakulások vizsgálata

A NEMZETKÖZI MÉRTÉKEGYSÉG-RENDSZER (AZ SI)

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Számelmélet I.

Az SI mértékegységrendszer

Fourier-sorok. Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Diszkrét matematika I.

A hőmérsékleti sugárzás

Részecskefizika kérdések

Az atommag összetétele, radioaktivitás

SHk rövidítéssel fogunk hivatkozni.

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Leképezések. Leképezések tulajdonságai. Számosságok.

Hőmérsékleti sugárzás

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Az aranymetszés a fenti ábrát követve, a következő szakasz-aránynak felel meg

A gravitáció összetett erőtér

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Felületi feszültség: cseppfolyós-gáz határfelületen a vonzerő kiegyensúlyozatlan: rugalmas hártyaként viselkedik.

Modern fizika laboratórium

61. Lecke Az anyagszerkezet alapjai

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

TestLine - Fizika 8. évfolyam elektromosság alapok Minta feladatsor

A hiperbolikus síkgeometria Poincaré-féle körmodellje

Bevezetés a részecske fizikába

Algebra es sz amelm elet 3 el oad as Nevezetes sz amelm eleti probl em ak Waldhauser Tam as 2014 oszi f el ev

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (a) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: november 15. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

A SZÁMFOGALOM KIALAKÍTÁSA

Tartalom. Algebrai és transzcendens számok

Fermi Dirac statisztika elemei

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

5. Előadás. (5. előadás) Mátrixegyenlet, Mátrix inverze március 6. 1 / 39

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

A mechanika alapjai. A pontszerű testek dinamikája

Monte Carlo módszerek a statisztikus fizikában. Az Ising modell. 8. előadás

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Atomok és molekulák elektronszerkezete

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

A MEGFIGYELÉSEKRŐL ÁLTALÁBAN

Atommodellek. Ha nem tudod egy pincérnőnek elmagyarázni a fizikádat, az valószínűleg nem nagyon jó fizika. Rausch Péter kémia-környezettan tanár

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Számelméleti alapfogalmak

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

A logika, és a matematikai logika alapjait is neves görög tudós filozófus Arisztotelész rakta le "Analitika" című művében, Kr.e. IV. században.

MÉRÉSI EREDMÉNYEK PONTOSSÁGA, A HIBASZÁMÍTÁS ELEMEI

Fázisátalakulások vizsgálata

Az SI mértékegység rendszer

A mérések általános és alapvető metrológiai fogalmai és definíciói. Mérések, mérési eredmények, mérési bizonytalanság. mérés. mérési elv

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

A Föld középpontja felé szabadon eső test sebessége növekszik, azaz, a

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

JÁTSSZUNK RÉSZECSKEFIZIKÁT!

Mérés alapelve, mértékegységek, számolási szabályok. Gyenes Róbert, Tarsoly Péter

FIZIKA ÓRA. Tanít: Nagy Gusztávné

Gibbs-jelenség viselkedésének vizsgálata egyszer négyszögjel esetén

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 8. Alkáli spektrumok

Elektromágneses hullámok

ARANYMETSZÉS. - érettségi dolgozat védése analízis és algebrából - Készítette: Szénási Eszter Mentor: Dr. Péics Hajnalka június 11.

Newton törvények és a gravitációs kölcsönhatás (Vázlat)

A fény korpuszkuláris jellegét tükröző fizikai jelenségek

4. Laplace transzformáció és alkalmazása

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

OSZTHATÓSÁG. Osztók és többszörösök : a 3 többszörösei : a 4 többszörösei Ahol mindkét jel megtalálható a 12 többszöröseit találjuk.

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

A modern fizika születése

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

MEGFIGYELÉSEK. Filozófiai megközelítés. Értelmes tevékenység Eredménye lehet

Acta Acad. Paed. Agriensis, Sectio Mathematicae 29 (2002) PARTÍCIÓK PÁRATLAN SZÁMOKKAL. Orosz Gyuláné (Eger, Hungary)

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by NKTH and OTKA (H07-C 74281) augusztus 17 Hungarian Teacher Program, CERN 1

A mérési eredmény megadása

Analízis előadás és gyakorlat vázlat

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Oktatási Hivatal. 1 pont. A feltételek alapján felírhatók az. összevonás után az. 1 pont

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Függvények növekedési korlátainak jellemzése


Diszkrét matematika I.

Átírás:

1 X1. QFIZIKA 1. BEVEZETÉS Az aranymetszés matematikai fogalma először Pitagorász és Euklidesz műveiben jelent meg, a középkorban is divatos volt a vizsgálata, de nem csak a matematikában, de a művészetekben is fontos szerepet játszott (festészet, szobrászat, építészet, stb.). Az aranymetszés a fenti ábrát követve, a következő szakasz-aránynak felel meg ab a 1 5 1.618... (1.1) a b A Ф egy dimenziónélküli szám, az aranymetszés arányszáma. A fizikában közismert dimenzió nélküli szám az alfa finomszerkezeti állandó, mely jó közelítésben a 137-es prímszám reciproka. Számos, fizikailag értelmes, dimenziónélküli számot képezhetünk például a részecskék tömegarányaival (proton, neutron, elektron, mezonok, stb. tömegeinek hányadosaiból), melyek lényegében a fizika univerzális állandói. Képezhetünk további univerzális állandókat például a hidrogén atom alap, illetve gerjesztett állapotú elektron-sebességek, illetve a fénysebesség közötti arányokból is. Mindazonáltal úgy tűnik, az érdeklődés középpontjában a dimenzió nélküli állandók közül csak a finomszerkezeti állandó áll (amely az elektromágneses kölcsönhatás ún. csatolási állandója), nyilvánvalóan elsősorban az alapvető fizikai jelentősége miatt, de részben a 137-es prímszámhoz köthető misztikuma miatt is. Sir Arthur Eddington (188-1944), a neves angol fizikus elmélete szerint a finomszerkezeti állandó pontos értéke éppen az 1/137 racionális számmal egyenlő, de a mérések ezt később egyértelműen cáfolták. A téma azóta is örökzöld maradt, mind a mérések, mind a számítások egyre pontosabb eredményekre vezettek, az alfa reciprokának aktuális értéke (01- ben) 1/ 137.035999084(51). (1.) Vajon a fizika egyetlen kiemelkedő jelentőségű arany metszését jelenti az 1 : 137-es számarány, vagy létezik-e ennél alapvetőbb (fundamentálisabb) számarány a fizikában? A több évre visszamenő töprengéseim során sikerült találnom egy olyan dimenziónélküli számot, éspedig a : 9 -hez közelálló, nem feltétlen racionális számot, mely a fizikában valószínűleg hasonlóan nagy érdeklődésre számíthat, mint az ismert 1 : 137-es arányszám. Ezt az új számot Q-val jelölöm, melynek Q 0 névleges értékét pontosan /9-nek választottam Q0 / 9 0... (1.3) A 90-es években ismertem fel, hogy ennek a számnak az egész-számú hatványaival számos, dimenziónélküli fizikai állandó kisebb-nagyobb pontossággal kifejezhető (pl. elemi részek tömegarányai), többek között a finomszerkezeti állandó is! Nagyon érdekes az a tény, hogy a legfontosabb fizikai állandók SI egységrendszerben szintén kifejezhetők a Q = / 9 szám egészszámú hatványaival. Ez lehet csak nagy véletlen, de lehet mögötte akár komolyabb fizikai háttér is. A Q számmal kapcsolatos vizsgálataim fizikai hátterében az a közismert tény áll, miszerint a természetben, és ezen belül a fizikában számos jelenség exponenciális függvénnyel ír-

ható le, illetve annak inverzével, a logaritmus függvénnyel. Biológiában szembetűnő a csigaházak logaritmikus spirálja, de említhetjük a mikroorganizmusok szaporodási törvényét, vagy a hallás logaritmikus érzékenységét. A fizikában szokás kiemelni a radioaktivitás időbeli törvényének exponenciális tulajdonságát, de ugyancsak kiemelt fontosságú például a Boltzmann eloszlás exponenciális törvénye a gázok kinetikus elméletében.. DIMENZIÓTLAN ÁLLANDÓK QFIZIKÁJA 4 Finomszerkezeti állandó 0.00797... 3 Q ( Q 0.080...) (.1) 5 Elektron/Neutron tömegarány m / M 0.000543... Q ( Q 0.380...) (.) e n Müon/Neutron tömegarány m / Mn 0.1145... Q/ ( Q 0.4905...) (.3) 4 5 Elektron/Tau tömegarány m / m 5.751835... 10 Q / ( Q 0.4885...) (.4) Gravitációs/Elektromos kölcsönhatási arány e Gm M k e Q Q 16 ) (.5) 40 60 e p / C 4.407739...10 ( 0. 4... További érdekes példa a Qfizikára az elektro-gyenge kölcsönhatás keveredési tényezőjének (weak mixing angle) kísérletileg meghatározott értéke (CODATA 011) M (.6) W sin W 1 0.3(1) Q 0 / 9. M Z 3. DIMENZIONÁLT FIZIKAI ÁLLANDÓK QFIZIKÁJA Meglepően, a fontosabb fizikai állandók SI rendszerben szintén kifejezhetők a Q szám egészszámú hatványaival 8 13 Fénysebesség c.99795...10 m/ s Q Q 0.811... (3.1) -11 16 Gravitációs állandó G 6.674080... 10 SI Q Q 0.1417... (3.) -34 5 Planck állandó 1.05457176110 Js Q Q 0.15... (3.3) -3 35 Boltzmann állandó k 1.380650... 10 J / K Q Q 0.59... (3.4) B 9 16 Coulomb állandó k 8.98755... 10 SI Q / 3 Q 0.4... (3.5) C -19 9 Elemi töltés e1.60176... 10 C Q Q 0.175... (3.6) -18 7 Rydberg állandó R.17987... 10 J Q Q 0.175... (3.7) y -11 15 Bohr sugár R 5.917710910 m Q /3 Q 0.185... (3.8) B -31 46 Elektron tömege m 9.10938... 10 kg Q Q 0.303... (3.9) e

3-8 4 Müon tömege m 1.883531... 10 kg Q / Q 0.355... (3.10) -7 41 Tau tömege m 3.16747... 10 kg Q Q 0.1990... (3.11) Semleges pion tömege Töltött pion tömege -8 43 m.40610... 10 kg 3Q Q 0.131... (3.1) 0-8 43 m.488018... 10 kg 3Q Q 0.303... (3.13) -7 41 Proton tömege m 1.6761... 10 kg Q Q 0.86... (3.14) p -7 41 Neutron tömege m 1.674954... 10 kg Q Q 0.93... (3.15) n 1./A fentiek szerint Gm m e. (3.16) Feltehető (a könyv más részében szó van róla), miszerint a Planck állandó négyzete az energia (a tömeg) legkisebb kvantumának felel meg. A megadott képlet szerint számított gravitációs állandó értéke, illetve a CODATA aktuális értéke -11 Gel ( m) / mem 6.48171... 10 SI; (3.17) -11 G( CODATA) 6.6740810 SI../A fentiek szerint c 4 1. (3.18) Az SI rendszerben elvégzett számítás c 4 0. 851841..., (3.19) ami közelíti az egységnyi értéket. Mindenesetre, a két észrevétel fizikai háttere nagyon elgondolkoztató. 4. A Q-EGYSÉGENDSZER Egy átfogó fizikai egységrendszert hét alapvető mennyiség definiálja, melyek SI-ben a következők: méter, kilogramm, másodperc, amper, kelvin, mól, kandela. Ezek definíciói a Wikipédián találhatók http://hu.wikipedia.org/wiki/si_m%c3%a9rt%c3%a9kegys%c3%a9grendszer A bemutatott felismerések felvetik azt a gondolatot, hogy az alapvető fizikai konstansok mindegyike a Q = / 9 racionális szám pontosan egész-számú hatványaként lehessen kifejezni. Ennek erősen ellentmond a fenti tömegarányok Qfizikai eredményei. Ugyanis akárhogyan változtatjuk a kilogramm egységet, a kísérleti tömegarányok nem fognak megváltozni. Az viszont észrevehető, hogy a felírt tömegarányok a névleges / 9 értéknél szignifikánsan nagyobbak. Ebből inkább arra lehet következtetni, hogy a valóságban Q értéke valamivel nagyobb a / 9 névleges értéknél. Az olyan fizikai egységrendszert, melyben az alapvető fizikai állandók egy Q /9szám egész-számú hatványaival fejezhetők ki, Q-egységrendszernek nevezzük. Nyilván egy ilyen egységrendszert Q egész-számú hatványaival megszorozva szintén Q-egységrendszert kapunk.

4 Szerencsének köszönhető, hogy ma már általánosan elfogadott SI egységrendszer jó közelítésben Q egységrendszernek tekinthető. Ez egy titokzatos véletlen, aminek okát nem ismerem, mások meg még nem ismerték fel ezt az érdekes tényt. Felmerül a kérdés, hogy vajon létezike olyan ideális Q egységrendszer, melyben a természet összes alapvető állandója Q = / 9 pontosan egészszámú hatványával (fél-egészszámú hatványával) definiálható lenne. A válasz a fenti tömegarányok esetén látható, hogy ilyen nem létezik. Feltételezem, hogy ezek a fizikai állandók Q hatványaival történő sorfejtéssel kifejezhetők. Ennek részleteit részben vizsgáltam, amire itt nem térek ki. Feltehető, hogy az alapvető SI egységek megfelelő újra definiálásával (kis korrekcióival), a legfontosabb fizikai állandók, úgymint a finomszerkezeti állandó, elektron tömege és töltése, fénysebesség, gravitációs állandó, Planck állandó, Coulomb állandó, Boltzmann állandó (esetleg továbbiak) Q egész-számú hatványaival elegendő pontossággal (a mérhetőségük hibahatárán belül) felírhatók lehessenek. Az egyszerű szorzó tényezők, mint pl. a -es, 1/3,, természetesen megmaradnak. 4. A PLANCK EGYSÉGRENDSZER Egy tiszta Q-egységrendszer megteremtésének lehetőségét csillantja meg a híres Planck egységrendszer. A Planck egységrendszer három alapköve a fénysebesség, a Planck állandó és a gravitációs állandó. Ezekhez hozzájárul még két fontos állandó. Az egyik a Planck töltés definíciójához szükséges, a Coulomb állandó qp 4 0 c c/ k. (4.1) A másik fontos állandó a Planck hőmérséklet definíciójához szükséges, ez a Boltzmann állandó T P 5 P. kb GkB C mc c (4.) Az alábbi táblázat tartalmazza a ma általánosan elfogadott Planck egységeket 4.1. Táblázat: A Planck egységrendszer építőkövei A Planck egységrendszer építőköveiből az összes lényeges fizikai mennyiség Planck egysége megadható. Az építőkövek öt univerzális állandót tartalmaznak: fénysebesség, gravitációs állandó, Planck állandó, Coulomb állandó és a Boltzmann állandó. A Planck egységek természetesen újra definiálhatók, a fizikai jelentésük elveszítése nélkül. A gravitációs állandó felével, a Coulomb állandó pi-szeresével számolunk

5 Planck hosszúság l l / Q l ^ ( 1/ 53.5) 0.68... (4.3) Planck tömeg m m Q m ^( 1/11.5) 0.31... (4.4) Planck idő t t / Q t ^ ( 1/66.5) 0.374... (4.5) Planck töltés q q / Q q ^ ( 1/7.5) 0.1997... (4.6) Planck hőmérséklet T T Q T ^ ( 1/ 49.5) 0.555... (4.7) A Planck egységek természetesen nem felelnek meg a hétköznapi gyakorlatnak. Tekintettel arra, hogy egy valódi Q-egységrendszer Q tetszőleges, egész, illetve fél-egész hatványával megszorozva szintén valódi Q-egységrendszer, megtalálhatók azon Q-hatványos szorzók, miáltal a gyakorlatban használható egységrendszert kapunk. Speciálisan ezzel visszakapható a mostani SI rendszer, az öt univerzális SI egység némi korrekciójával (remélhetőleg!). Természetesen nem kell ragaszkodnunk a pontos Q = / 9 értékhez, de ez lenne a legkényelmesebb. Minthogy a finomszerkezeti állandó sem pontosan 1/137, az öt Planck alapegységre univerzálisan érvényes, de csak egy közelítő /9 érték is jó megoldás lenne. Összefoglalva Fontos megjegyzések A fizika alapvető fizikai állandóinak túlnyomó többsége SI rendszerben a Q /9speciális szám egész, illetve fél-egészszámú hatványaival (korlátozott pontossággal) kifejezhető. A Qfizika lényegi ismertetése azért került a könyvem elejére, mivel az egész könyvben gyakran hivatkozom erre a fogalomra. A Qfizika felismerésemnek nagyon fontos fizikai háttere van, ezzel a könyvem további részeiben foglalkozom. Ez a felismerés nagyban segített újabb fizikai összefüggések megtalálásában (pl. korlátos fizika, a tömeg szerkezete, a kölcsönhatások maximuma, dinamikus gravitáció, az atom radiációs modellje, stb.) A Qfizika az idealista világnézet egyik hivatkozási pontja lehet: a világ tervezettségét igazolva. SZÁMÍTÁSI EREDMÉNYEK (A következő oldalon!)

6