Скорость света и гравитация могут измениться: атомные часы и свет квазаров ищут трещины в основе мироздания

Вся вселенная основана на нескольких числах — Sciencepost

Мир современной физики опирается на невидимые числа, без которых невозможно описать ни движение звёзд, ни структуру атомов. Эти константы — неизменные величины, управляющие законами природы. Но их происхождение остаётся одной из самых глубоких загадок науки. Об этом сообщает SciencePost.

Тайна чисел, управляющих Вселенной

За внешней стройностью физических формул скрывается странный парадокс. Каждое уравнение, описывающее движение планет, взаимодействие частиц или поведение энергии, содержит величины, которые нельзя вывести математически. Их не изобрёл человек — они измерены опытом. Именно эти значения и называют фундаментальными константами.

К ним относятся скорость света, гравитационная постоянная, масса электрона, постоянная Планка и другие параметры, без которых модель мира рушится. Сегодня известно примерно два десятка таких чисел, каждое из которых определяет отдельный аспект Вселенной. И всё же никто не может объяснить, почему они имеют именно такие значения. Фундаментальные константы — это как код доступа к реальности. Мы умеем им пользоваться, но не знаем, кто его создал.

Действительно ли они неизменны

Учёные давно задаются вопросом: если эти величины не выведены из уравнений, то могут ли они меняться во времени или пространстве? Ведь даже крошечное отклонение способно перевернуть картину мироздания.

Представим, что человек ничего не знает о гравитации и просто измеряет ускорение падающих предметов. Он получает константу — 9,8 м/с². Но позже обнаруживает, что она слегка отличается в зависимости от точки на Земле. Это различие подсказывает: за видимой "постоянностью" скрыт более глубокий механизм — закон всемирного тяготения.

По тому же принципу физики ищут признаки изменения фундаментальных величин. Даже минимальные вариации могли бы намекнуть на существование нового уровня реальности, который пока недоступен нашему пониманию.

Окно в прошлое: взгляд сквозь время

Чтобы проверить стабильность констант, исследователи обращаются к самым далёким объектам во Вселенной. Свет от квазаров, путешествующий миллиарды лет, несёт в себе информацию о состоянии физики в эпоху, когда Солнечной системы ещё не существовало.

Анализируя спектры этого излучения, а также остаточное свечение космического микроволнового фона — след Большого взрыва, — учёные способны заметить малейшие отклонения. Изменение цвета линии спектра может означать, что скорость света, масса элементарных частиц или сила взаимодействий были когда-то другими. Каждое наблюдение далёких квазаров — это взгляд в прошлое на миллиарды лет, где законы физики могли звучать иначе.

Земные часы и поиск невидимого

Не только космос помогает искать ответы. На Земле этим занимаются атомные часы — устройства, способные фиксировать изменения частоты вибраций атомов с невероятной точностью. Эти колебания напрямую зависят от фундаментальных констант, поэтому малейшее отклонение в работе часов могло бы выдать "дрейф" физики.

Пока же результаты всех экспериментов совпадают: за десятилетия наблюдений не выявлено ни малейших изменений. Даже на уровне миллиардных долей в год значения остаются стабильными. Но стабильность не означает объяснение.

Почему именно такие числа

На этом этапе наука сталкивается с философским тупиком. Почему скорость света именно такая, а не другая? Почему сила гравитации в триллионы раз слабее ядерного взаимодействия? Почему масса протона не чуть больше или меньше?

Одно из возможных объяснений — гипотеза мультивселенной. Согласно ей, существует бесчисленное множество миров, в каждом из которых константы различаются. Мы живём в том, где комбинация чисел случайно оказалась благоприятной для существования материи и жизни.

Другие теории предполагают, что эти параметры не случайны, а следуют из более фундаментальных законов, пока неизвестных. Возможно, за нашими уравнениями скрыт глубинный порядок, который мы лишь начинаем ощущать.

Сравнение постоянных

Если рассмотреть основные физические константы в сравнении, становится видно, насколько разнообразны их масштабы и влияние:

Скорость света — пример абсолютной неизменности. Она связывает пространство и время в единую структуру.
Гравитационная постоянная — самая слабая из фундаментальных сил, но именно она определяет судьбу галактик.
Постоянная Планка — ключ к миру квантов, описывает поведение частиц на уровне энергии и материи.
Элементарный заряд — определяет взаимодействие между всеми заряженными частицами.

Такое сравнение показывает, что физическая реальность держится на тонком равновесии. Если изменить хотя бы одно число, привычный мир исчезнет. Даже ничтожное смещение константы могло бы сделать невозможным образование атомов или появление жизни.

Грядущая революция физики

История науки показывает: каждый раз, когда казалось, что всё известно, появлялось новое понимание. Так было с переходом от Ньютона к Эйнштейну, от классической физики к квантовой. Вероятно, впереди — ещё один скачок.

Когда-нибудь человек узнает, что фундаментальные константы — не абсолютные числа, а тени более глубокой реальности. Возможно, за ними скрыта система связей, пока не поддающаяся нашему воображению. А пока загадочные числа продолжают диктовать правила игры, управляя всем — от колебаний атомов до сияния звёзд.

Подписывайтесь на Moneytimes.Ru