科学的新数学之美(7)
探索微观世界的有序性
2015年12月1日
在研究亚原子粒子的微观盟里,如果干过端茶、倒水、扫地就算入盟的话,俺好歹应该是个不记名的弟子。可惜自幼生性顽皮,资质愚钝,家境贫寒,俺至今对本门功夫的了解程度连粗浅都算不上。有时听那些有来头的同门人豪侃微观盟的成名绝技,比如说随机指、概率掌、混沌拳,好神往啊。此外,本盟还有一本镇盟典籍,江湖上尊称为《量子力学》》,据说连《九阴真经》里的心法招式都不能与其相提并论。
好在憨人憨福气,笨人笨办法。高深莫测的门道粘不上边,咱就内练加减乘除法,外练圆周率无限步。多年苦学,给大家写点心得体会。一方面展示一些微观王国里的完美规范,另一方面说明干跑腿做差役活的人也可以为本门派争些颜面。
揭开微观世界有序性的第一批公式是
括号中列出的是分别是物理单位和相对误差值。字母D 表示直径,字母M表示质量,字母下标是粒子的名字。电子的半径(classical electron radius)和质子的电荷半径(charge radius)可在美国标准局(NIST)的网站上查到
http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html
俺得到的质子电荷半径的理论计算值是
质子半径=0.8747996 x 10^(-15) m (4)
它与美国标准局的列出的数值很接近。
最近【1】,德国、瑞士等国和地区的科学家在引入不同的测量技术后认为质子的电荷半径应是
质子半径=0.84087(39) x 10^(-15) m (5)
然而,这个结果不仅让公式(1)和(3)有很大的误差,而且不与许多宏观和微观的物理方程相容。看来,现有的证据支持美国标准局提供的质子半径的数值。
公式(1)-(3)并非世间绝唱,类似的还有很多,随后的帖子将接着介绍。例如地球的体积直径和太阳的赤道直径就有一式相联
在空间位置上,宏微观二者比较,地球相当于电子, 太阳相当于质子。 地球和太阳的参数可在美国航天局的网站上查到,以前的贴子介绍过多次。
微观世界里到处都是有序的规律,稍加留意,就会与它们随时相遇。我们也看到,宏观和微观其实没分开,守的都是同样的规矩。要是知道些拓扑学的基本原理和单位转换关系,宏微观的界线就会在理念中淡化而去。
【1】http://www.sciencemag.org/content/339/6118/417