Когда и как появилось понятие/идея физической константы?

Согласно определению Википедии, физическая константа — это число, «обычно считающееся универсальным по своей природе и имеющим постоянное значение во времени». Значение этих констант стало признаваться в конце 19 века, отчасти в результате стандартизации системы измерения. Но их современная известность связана с полуфилософским проектом Эддингтона 1920–30-х годов.

Начну с предыстории. Первой величиной, признанной универсальной, была гравитационная постоянная. Конечно, в то время упор делался не на универсальность числа, а на универсальность закона, в котором оно проявляется. Но это было объединение галилеевских законов свободного падения и кеплеровских законов движения планет, неба и земли. , так сказать, что позволило Ньютону указать на «всеобщую гравитацию» в «Началах» (1687 г.). Что же касается самой константы, то он лишь предложил способ ее измерения и косвенно дал грубую оценку порядка величины. В некотором смысле,$\pi$, известная с древних времен, также является физической константой. Он измеряет сумму углов физических треугольников и, следовательно, кривизну физического пространства. Скорость света также была измерена Ремером несколько раньше (1676 г.), но ее универсальность не рассматривалась до тех пор, пока Максвелл не объединил оптику с электромагнетизмом в 19 веке.

Усилия по стандартизации и унификации единиц были предприняты сначала комитетом мер и весов после Французской революции (1799 г.), а затем международными усилиями в 1860–80-х годах, которые реализовали предложение Максвелла о принятии единиц длины, массы и времени в качестве основы. единицы и приведение к ним остальных см. История метрической системы . Многие константы (не обязательно универсальные) естественным образом появились в виде переводных коэффициентов. Постоянная Авогадро является примером, см. « Фундаментальные физические константы: взгляд под разными углами » Каршенбойма для получения более подробной информации. К концу 19 века понятие физической константы вошло в фольклор. Например, Планк знал, что предлагает новую фундаментальную константу в своей формуле излучения черного тела.

Однако только в 1920-х годах Эддингтон предпринял систематическое изучение «констант природы» и их взаимосвязей, пытаясь осуществить великое объединение всех физических теорий. Они начинают появляться в качестве темы в его «Математической теории относительности» (1923 г.) и занимают видное место в «Заряде электрона» (1929 г.) и «Новых путях в науке» (1935 г.). Он продвигал особую роль безразмерных констант, единственных, которые являются «подлинно» универсальными, в частности, своими нумерологическими рассуждениями о постоянной тонкой структуры. Из книги Крага «О теории всего Артура Эддингтона »:

Постоянная тонкой структуры была не единственной константой природы, привлекавшей внимание Эддингтона. Наоборот, он был одержим фундаментальными константами природы, которые он воспринимал как строительные блоки Вселенной и сравнивал с заметками, делающими вверх по музыкальной гамме: «Мы можем… смотреть на Вселенную как на симфонию, играемую на семи примитивных константах, как музыка, играемая на семи нотах гаммы» (Эддингтон, 1935, стр. 227).

Признание важности констант природы возникло сравнительно недавно, в 1880-х годах, и Эддингтон сыграл важную роль в повышении их значения до того значения, которое они имеют в современной физике (Barrow 2002; Kragh 2011, стр. 93-99). В то время как фундаментальные константы, такие как масса электрона и квантовая постоянная Планка, обычно считаются неприводимыми и существенно случайными величинами, согласно Эддингтону, это было не так. Он не только полагал, что их численные значения могут быть вычислены, он также полагал, что ему действительно удалось вычислить их на чисто теоретической основе. "

В то время как нумерология и великое объединение Эддингтона не выдержали испытания временем, известность универсальных констант в физических теориях и попытки вывести их из какой-то теории великого объединения продолжаются и по сей день.