Constantes fundamentales

En ciencias se llama constante física al valor de una magnitud física que, fijado un sistema de unidades, permanece invariable en los procesos físicos a lo largo del tiempo. En contraste, una constante matemática representa un valor invariable que no está implicado directamente en ningún proceso físico.

Existen muchas constantes físicas; algunas de las más conocidas son la constante reducida de Planck (${displaystyle hbar }$), la constante de gravitación (${displaystyle G}$), la velocidad de la luz (${displaystyle c}$), la permitividad en el vacío (${displaystyle epsilon _{0}}$), la permeabilidad magnética en el vacío (${displaystyle mu _{0}}$) y la carga elemental (${displaystyle e}$). Todas estas, por ser tan fundamentales, son llamadas constantes universales.

Por otro lado, desde 1937 Paul Dirac y otros científicos han especulado que el valor de las constantes físicas podría decrecer en proporción a la edad del Universo. Hasta la fecha ningún experimento ha indicado que esto sea así, aunque se ha logrado calcular las cotas máximas de esa hipotética variación de las constantes. Las cotas máximas de variación anual resultan, en todo caso, muy pequeñas, siendo de 10^-5 para la estructura fina y 10^-11 para la constante de gravitación. El tema sigue siendo motivo de controversia actualmente.

Las constantes físicas pueden tener dimensiones como, por ejemplo, la velocidad de la luz en el vacío (que en el SI se expresa en metros por segundo), mientras que otras, como la constante de estructura fina (${displaystyle alpha }$) que caracteriza la interacción entre electrones y fotones, es adimensional.

A menos que se usen unidades naturales, el valor de las constantes que tengan dimensiones dependerá del sistema de unidades usado. Por el contrario, las constantes adimensionales son independientes del sistema de unidades usado y se las conoce como constantes físicas fundamentales. La constante de estructura fina es, probablemente, la mejor conocida de estas constantes adimensionales. Las razones de las masas (u otras propiedades) de las partículas son también constantes físicas fundamentales.

En muchas de estas constantes ocurre un ajuste preciso que hace compatible la existencia del ser humano en el cosmos. Si el valor de ciertas de esas constantes fuese tan solo ligeramente diferente al que poseen, el Universo debería ser radicalmente distinto, haciendo imposible que la vida, tal como la conocemos, pudiese emerger. El hecho de que el Universo esté debidamente calibrado y ajustado para acoger vida inteligente ha intrigado a muchos y ha sido también motivo de debate científico y filosófico. Quizá una de las mejores respuestas que explica el ajuste de las constantes es la que da el principio antrópico. Este afirma que dado que el ser humano está aquí, el Universo ha de ser un universo capaz de albergarlo y, por tanto, no cabe preguntarse sobre la posibilidad de que dichos valores fuesen distintos ya que, de ser así, no habría nadie que pudiese preguntárselo.

¹Los valores se dan en la llamada forma concisa; El número entre paréntesis es el error absoluto, que se obtiene de multiplicar el propio valor por el error relativo.
²Este es el valor adoptado internacionalmente para realizar representaciones del voltio usando el efecto Josephson.
³Este es el valor adoptado internacionalmente para realizar representaciones del ohmio usando el efecto cuántico de Hall.

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