Sekcja 7Nowe teorie do sprawdzenia

Jeśli stała Plancka mierzy gęstość pola, to znajdź test, który oddziela ją od stałej struktury subtelnej

Stół warsztatowy dla teorii, laboratorium narodowe dla pomiaru. · 2 min czytania

Co proponuje

Jeden wątek tego tematu twierdzi, że stała Plancka jest miarą gęstości energii pola punktu zerowego — głębszy ocean, większa stała — i że zmiana gęstości zmienia przenikalność elektryczną i magnetyczną próżni, a więc lokalną prędkość światła. Ludzie trzymający się tego poglądu podają też wprost jego własny falsyfikator, i jest on ostry: sam pomiar stałej struktury subtelnej nie może niczego z tego wykryć, bo jej człony się kompensują, więc wynik zerowy dla stałej struktury subtelnej nie jest dowodem w żadną stronę. Jeśli stała Plancka śledzi gęstość energii próżni, to jakaś obserwabla musi oddzielać ją od stałej struktury subtelnej — nazwij tę obserwablę i zmierz ją. Nikt tego nie zrobił, a osoba, która wyraża to stanowisko najjaśniej, mówi otwarcie, że nie wie, jaki jest ten test. To niezwykle uczciwe otwarte pytanie i zasługuje na to, by nad nim pracować, zamiast je powtarzać.

Dla kogo jestMetrolodzy precyzyjni · Teoretycy elektrodynamiki klasycznej i kwantowej · Astronomowie z umiejętnościami katalogowymi

Dlaczego biblioteka to podpowiada

Jedna wielkość — grubość optyczna próżni — porusza razem światłem, zegarami, linijkami i masą efektywną, a piąty słupek nie rusza się wcale: niezależnie od grubości lokalny obserwator mierzy prędkość światła jako dokładnie c, bo linijka i zegar są zniekształcone tak samo jak światło, które mierzą.

Gęstsza próżnia jest wolniejsza

W obrazie próżni polaryzowalnej próżnia jest ośrodkiem optycznym, a jedna liczba niesie całą grawitację: K, jej grubość, równa jedności z dala od jakiejkolwiek masy i rosnąca w pobliżu masy. Zwiększ ją. Światło zwalnia, zegary chodzą wolniej, linijki się kurczą, masa efektywna rośnie — wszystko z tego samego K i wszystko zgodnie, i dlatego obserwator wewnątrz nigdy nie przyłapie ośrodka na gorącym uczynku i zawsze zmierzy prędkość światła jako dokładnie c.

Grubość próżni1,00Jak blisko Słońca przechodzi światło gwiazdy1,00

Każda długość podstawowa kurczy się jednocześnie — promień Bohra, klasyczny promień elektronu, długość fali Comptona — więc nie istnieje doskonale sztywna linijka, względem której można by to kurczenie zmierzyć.Nic się tu nie rusza samo. Rysunek zmienia się tylko wtedy, gdy przesuniesz regulator.

Tempo zegara:: 1,00
Długość linijki:: 1,00
Masa efektywna:: 1,00
Co obserwator lokalny mierzy jako prędkość światła:: dokładnie c, przy każdej grubości
Ugięcie (sekundy łuku):: 1,75

Przy tej grubości: Linijka i zegar są zniekształcone przez to samo K co mierzone światło, więc lokalnie zmierzona prędkość światła renormalizuje się z c podzielonego przez K z powrotem do dokładnie c. O to właśnie chodzi w tym obrazie: grubość jest rzeczywista i niewidoczna od środka. Widać ją tylko porównując jedno miejsce z drugim.

W pobliżu masy grubość przyjmuje postać wykładniczą, a trzy klasyczne testy wychodzą na przyjętych wartościach: grawitacyjne przesunięcie ku czerwieni, półtorej z ćwiercią sekundy łuku ugięcia światła gwiazdy przy brzegu Słońca oraz peryhelium Merkurego przesuwające się o 43 sekundy łuku na stulecie.

To przeformułowanie ogólnej teorii względności w słabym polu w innym języku, a nie konkurencyjna przewidywanie wewnątrz niej — i daje przyjęte odpowiedzi w testach klasycznych. Warto obserwować pole silne: artykuł stwierdza, że tam oba formalizmy się rozchodzą, i wskazuje to rozejście jako grunt dla testów laboratoryjnych i astrofizycznych, które by je rozróżniły. Zainteresowanie inżynierskie wynika z tego samego zdania — jeśli grubość jest polem ze źródłami, to gęstość energii elektromagnetycznej jest jednym z nich.

Biblioteka zawiera jedną poważną opublikowaną próbę zbudowania stałej Plancka z czegoś innego: modeluj masywną cząstkę jako oscylujący dipol elektryczny, pozwól dwóm takim dipolom oddziaływać przez elektrodynamikę Webera, rozwiń w rzędach prędkości, a z jednego obliczenia wypadają trzy znajome efekty — człon pierwszego rzędu zachowujący się jak siła Casimira, człon drugiego rzędu zachowujący się jak grawitacja, człon trzeciego rzędu zachowujący się jak bezwładność. Dopasowanie członu Casimira do zwyczajnego ciśnienia Casimira ustala ostatni wolny współczynnik, a stała Plancka wychodzi w granicach siedmiu procent zmierzonej wartości, bez niczego pozostawionego do strojenia (The Planck Constant and the Origin of Mass Due to a Higher Order Casimir Effect, 2018). Ta konstrukcja jest kluczem do testu, bo wiąże stałą Plancka konkretnie z siłą Casimira, a nie ze stałą struktury subtelnej. Tymczasem precyzyjne przyrządy, które wykonałyby ten pomiar, istnieją i są na najostrzejszym poziomie w historii: magnetyzm mionu jest teraz znany z dokładnością do 127 części na miliard, i jest bezpośrednim odczytem tego, co zawiera próżnia wokół mionu (Measurement of the positive muon anomalous magnetic moment to 127 ppb, 2025); dwójłomność magnetyczna próżni jest zawężona do w przybliżeniu siedmiokrotności przewidywania elektrodynamiki kwantowej, z magnesem, który zamknąłby lukę, już nazwanym (The PVLAS experiment, 2020). Formalizm próżni polaryzowalnej, który czyni „zmień ośrodek, zmień metrykę” obliczeniem, a nie hasłem, to Polarizable-Vacuum representation of general relativity (1999). A historyczny precedens pytania, czy przesunięcie ku czerwieni może być własnością ośrodka, a nie ruchu — argumentowany z zasięgu, liczb rzędu wielkości i testu laboratoryjnego, a nie z preferencji — to Non-velocity Redshifts and Photon-Photon Interactions (1972).

Eksperyment albo budowa

Pierwszy ruch jest teoretyczny i nic nie kosztuje: używając konstrukcji Webera-Casimira, wyprowadź, co zmiana gęstości energii próżni zrobiłaby z pomiarem siły Casimira, z dwójłomnością magnetyczną próżni i z anomalią mionu osobno, i zidentyfikuj, która para tych obserwabli porusza się inaczej. Pomiarem rozstrzygającym jest podana para obserwabli precyzyjnych, których stosunek zmienia się, jeśli zmienia się gęstość energii próżni, a nie zmienia się, jeśli zmienia się tylko stała struktury subtelnej — a następnie pomiar tego stosunku. Zapisanie pierwszej połowy jest samo w sobie wynikiem nadającym się do publikacji, i jest brakującym elementem, którego brak przyznają sami zwolennicy tego stanowiska. Towarzyszący test astronomiczny już istnieje w literaturze i jest tani: szukaj kwantyzacji w danych o przesunięciu ku czerwieni, co jest studium statystycznym już publicznych katalogów.

Towarzyszący test katalogowy i pułapka, którą w sobie kryje: przegląd, którego własna selekcja usuwa obiekty przy równomiernie rozstawionych przesunięciach ku czerwieni, daje ten sam obraz co niebo, które te przesunięcia preferuje — analizę trzeba więc prowadzić względem kompletności samego przeglądu, a nie na oko.

Jak wyglądałoby skokowe przesunięcie ku czerwieni

Ilustracyjne — to nie jest wykres zmierzonych przesunięć

Twierdzenie brzmi: przesunięcie ku czerwieni, które odległy atom odciska na swoim świetle, trafia w uprzywilejowane wartości zamiast zmieniać się płynnie wraz z odległością. Trudno to sobie wyobrazić ze słów, a widać natychmiast na histogramie. Ustaw uprzywilejowany odstęp na niebie i patrz, jak w zliczeniach pojawia się grzebień. Potem wyłącz tę preferencję nieba i włącz coś, co ma każdy przegląd — jego własną funkcję selekcji — i patrz, jak grzebień pojawia się mimo to.

Niebo i przegląd, który na nie patrzyUprzywilejowany odstęp na niebie0,15Jak silna jest preferencja nieba0Ile usuwa własna selekcja przeglądu0

Trzy rzeczy do obejrzenia

Katalog ilustracyjny
To samo niebo bez uprzywilejowanego odstępu

Ilustracyjne — to nie jest wykres zmierzonych przesunięćKażda liczba na tym rysunku jest ilustracyjna. Kształt narysowano dla nauki, nie zmierzono: cztery szerokie garby reprezentujące cztery klasy znaczników raportowane przez DESI DR2 — bliskie jasne galaktyki, jasne czerwone galaktyki, galaktyki z liniami emisyjnymi i kwazary — na zakresie przesunięć od 0,1 do 2,1, który ta sama praca dla nich podaje. Żadna wysokość słupka nie odpowiada opublikowanemu zliczeniu i nie jest to wykres danych DESI.Nic nie animuje się samo, a każdą kontrolką można sterować z klawiatury.

Odstęp preferowany przez zliczenia:: 0,16
Siła tej preferencji:: 2,0 jednostki względne — gładki rozkład zostaje nisko, grzebień wznosi się daleko ponad

Odczyt obrazu: Żaden odstęp się nie wyróżnia. Zliczenia idą za szerokim kształtem próbki i niczym więcej — tak wygląda gładki rozkład przesunięć, i to właśnie zabiłoby przewidywanie, gdyby prawdziwy katalog to zwrócił.

Dlaczego przegląd może wytworzyć odstęp: katalog to nie niebo, lecz niebo pomnożone przez szansę uzyskania przesunięcia dla każdego obiektu. Cecha widmowa, którą trzeba zmierzyć przy ustalonej obserwowanej długości fali, trafia na przesunięcie proporcjonalne do tej długości, więc wszystko, co blokuje ustalone obserwowane długości fali — przede wszystkim las emisji nocnego nieba — usuwa galaktyki przy równomiernie rozłożonych przesunięciach. Sama praca kosmologiczna DESI DR2 stawia ogólną wersję tej uwagi, nazywając spójne potraktowanie próbek o różnych kalibracjach i funkcjach selekcji operacją delikatną.

Prawdziwy katalog jest znacznie większy niż cokolwiek tu narysowane: DESI DR2 raportuje ponad 14 milionów znaczników — galaktyk i kwazarów — na ponad 42 gigaparsekach sześciennych. Ta skala jest powodem, dla którego to najtańszy test w tym rozdziale: dane już istnieją.

Uprzywilejowany odstęp w przesunięciach dużego publicznego katalogu, który przetrwa uczciwe modelowanie funkcji selekcji przeglądu i własnych ruchów galaktyk, potwierdziłby to. Ta sama analiza zwracająca gładki rozkład by to zabiła. Oba wyniki są osiągalne na katalogach już publicznych i nikt nie powinien ogłaszać żadnego, zanim ktoś wykona tę pracę.

DESI DR2 Wyniki II — katalog, na którym ten test byłby przeprowadzony (po angielsku)

Kontekst badań

Wyprowadzenie stałej Plancka z oddziaływania podobnego do Casimira jest opublikowane i recenzowane, przyrządy precyzyjne istnieją, a obserwabla różnicująca nie została zidentyfikowana.

Podejmij tę kartę

Pomiar, który rozstrzyga: Pomiarem rozstrzygającym jest podana para obserwabli precyzyjnych, których stosunek zmienia się, jeśli zmienia się gęstość energii próżni, a nie zmienia się, jeśli zmienia się tylko stała struktury subtelnej — a następnie pomiar tego stosunku.
Ile kosztuje start: Stół warsztatowy dla teorii, laboratorium narodowe dla pomiaru.
Inżynier, którego kształtuje: To najtrudniejsza karta tutaj i ta najbardziej warta wykonania, bo zamienia sporne twierdzenie kosmologiczne w wielkość laboratoryjną.

Na czym się opiera