Τι κυβερνά σιωπηλά ολόκληρο το σύμπαν;

(Εφημερίδα Dan Tri) - Οι θεμελιώδεις σταθερές δεν είναι απλώς ξηροί αριθμοί. Είναι το θεμέλιο που διαμορφώνει ολόκληρη την ύπαρξη του σύμπαντος.

Η μυστηριώδης αξία μιας σταθεράς

Εικόνα που δείχνει πώς η βαρυτική έλξη ενός γαλαξία κάμπτει τον χωροχρόνο σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν (Εικόνα: Science Library).

Κοιτάζοντας τον νυχτερινό ουρανό, συχνά αναρωτιόμαστε γιατί το σύμπαν υπάρχει όπως υπάρχει: από τη ζωή, τα αστέρια, τους πλανήτες μέχρι και την ανθρωπότητα. Αλλά λίγοι συνειδητοποιούν ότι τα πάντα στο σύμπαν διέπονται από μια ειδική ομάδα αριθμών, γνωστή ως οι θεμελιώδεις σταθερές της φύσης.

Αυτοί οι αριθμοί δεν είναι ανθρώπινες εφευρέσεις, αλλά μάλλον σταθερές τιμές που περιγράφουν πώς οι δυνάμεις και η ύλη στο σύμπαν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Για παράδειγμα, η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι πάντα περίπου 299.792.458 m/s, η σταθερά βαρύτητας G είναι 6,674 x 10⁻¹¹ m³/kg/s² ή η μάζα ενός ηλεκτρονίου είναι 9,1 x 10⁻³¹ kg…

Αυτοί είναι αριθμοί που, αν αλλάξουν έστω και λίγο, θα μπορούσαν να αλλάξουν εντελώς το σύμπαν, και η ζωή μπορεί ακόμη και να πάψει να υπάρχει. Το μεγάλο ερώτημα είναι: Γιατί αυτοί οι αριθμοί έχουν την ίδια αξία; Από πού προήλθαν; Είναι απλώς σύμπτωση;

Χάρη στη φυσική, μπορούμε να κατασκευάσουμε πολύ ακριβείς εξισώσεις και μοντέλα για να περιγράψουμε τον κόσμο — από την πτώση μιας πέτρας μέχρι τη διαστολή ολόκληρου του σύμπαντος. Ωστόσο, κάθε εξίσωση απαιτεί ορισμένες τιμές εισόδου, δηλαδή σταθερές.

Είναι σαν τις «δοκοί» που στηρίζουν το οικοδόμημα της σύγχρονης φυσικής. Αλλά παραδόξως, καμία τρέχουσα θεωρία δεν μπορεί να εξηγήσει από πού προέρχονται. Οι επιστήμονες μπορούν μόνο να μετρήσουν τις πειραματικές τους τιμές και να τις ενσωματώσουν σε μοντέλα.

Φανταστείτε ότι προσομοιώνετε την κίνηση μιας μπάλας. Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε τους νόμους του Νεύτωνα για να περιγράψετε τις δυνάμεις που ασκούνται, αλλά πρέπει να γνωρίζετε «πόσο ισχυρή είναι η βαρύτητα». Αυτό δεν προέρχεται από το μοντέλο. Πρέπει να μετρηθεί στην πραγματικότητα.

Ομοίως, σταθερές όπως η ένταση της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, η σταθερά του Planck ή η αναλογία μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων είναι όλες «δεδομένες» παράμετροι που δεν μπορούν να υπολογιστούν από τα τρέχοντα θεωρητικά θεμέλια.

Είναι οι σταθερές πραγματικά «αμετάβλητες»;

Ο Αϊνστάιν ήταν ο συγγραφέας της γενικής θεωρίας της σχετικότητας, η οποία περιλαμβάνει την έννοια της βαρυτικής σταθεράς G - μιας απαραίτητης ποσότητας για την περιγραφή του βαθμού «καμπυλότητας» του χωροχρόνου (Φωτογραφία: Getty).

Το πρόβλημα γίνεται πιο ενδιαφέρον όταν οι φυσικοί ρωτούν: είναι αυτοί οι αριθμοί πραγματικά «σταθεροί», που σημαίνει ότι δεν αλλάζουν ποτέ;

Αν κάποια από αυτές αλλάξει, έστω και ελάχιστα, με την πάροδο του χρόνου, του χώρου ή των φυσικών συνθηκών, αυτό σημαίνει ότι δεν είναι πραγματικά θεμελιώδεις, αλλά απλώς εκδηλώσεις μιας βαθύτερης θεωρίας που δεν έχει ακόμη διερευνηθεί .

Για να το επαληθεύσουν αυτό, οι επιστήμονες σχεδίασαν πολυάριθμα εξαιρετικά ακριβή πειράματα, τόσο στη Γη όσο και στο διάστημα. Στο εργαστήριο, χρησιμοποίησαν ατομικά ρολόγια. Πρόκειται για εξαιρετικά εξελιγμένες συσκευές που μπορούν να ανιχνεύσουν τις μικρότερες αλλαγές στις ατομικές ταλαντώσεις και να παρακολουθήσουν τις αλλαγές με την πάροδο του χρόνου σε σταθερές όπως η σταθερά λεπτής δομής (FSC).

Μέχρι σήμερα, η ακρίβεια των μετρήσεων έχει φτάσει σε ένα επίπεδο όπου μπορούν να ανιχνευθούν αλλαγές του ενός δισεκατομμυριοστού του έτους, αλλά δεν έχουν καταγραφεί ακόμη σημαντικές αλλαγές.

Από αστρονομική άποψη, οι ερευνητές παρατηρούν φως από κβάζαρ — εξαιρετικά φωτεινά ουράνια αντικείμενα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Αναλύουν επίσης το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB), το οποίο είναι το υπόλειμμα φωτός από τα πρώιμα στάδια του σχηματισμού του σύμπαντος.

Η ιδέα εδώ είναι ότι αν οι σταθερές είχαν αλλάξει στο μακρινό παρελθόν, τότε το φως από μακρινά ουράνια αντικείμενα θα επηρεαζόταν και θα παρουσίαζε διαφορές. Ωστόσο, οι παρατηρήσεις εξακολουθούν να δείχνουν την παράξενη σταθερότητα αυτών των σταθερών.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι δεν μπορούμε να είμαστε 100% βέβαιοι ότι είναι σταθερές. Ακόμα και χωρίς να ανιχνεύσουμε κάποια αλλαγή, υπάρχει πάντα ένας βαθμός αβεβαιότητας σε οποιαδήποτε μέτρηση και, ως εκ τούτου, υπάρχει πάντα η πιθανότητα οι σταθερές να αλλάζουν, αλλά με ρυθμό πολύ μικρό για να ανιχνευθούν.

Το σύμπαν εξακολουθεί να κρύβει πολλά μυστήρια.

Οι θεμελιώδεις σταθερές δεν είναι απλώς ξηροί αριθμοί. Είναι το θεμέλιο που διαμορφώνει ολόκληρη την ύπαρξη του σύμπαντος. Καθορίζουν πώς αλληλεπιδρούν οι δυνάμεις, πώς σχηματίζονται τα άτομα, πώς καίγονται τα αστέρια και πώς αναπτύσσεται η ζωή.

Αν αυτοί οι αριθμοί ήταν έστω και λίγο διαφορετικοί, το σύμπαν θα μπορούσε να είναι άδειο, χαοτικό ή εντελώς απαλλαγμένο από ζωή όπως το βλέπουμε σήμερα.

Ωστόσο, η επιστήμη δεν έχει ακόμη εξηγήσει «γιατί είναι έτσι». Είναι αυτές οι σταθερές αποτέλεσμα τύχης; Ή μήπως η εκδήλωση μιας βαθύτερης κοσμολογικής θεωρίας, πέρα ​​από την τρέχουσα κατανόησή μας;

Μπορεί να μην έχουμε ακόμη τις απαντήσεις, αλλά η συνέχιση των ερωτήσεων και της μάθησης σχετικά με αυτές θα μπορούσε να οδηγήσει την ανθρωπότητα σε ένα σημαντικό σημείο καμπής στη σύγχρονη φυσική - όπως ακριβώς η σχετικότητα και η κβαντομηχανική κάποτε συγκλόνισαν την επιστήμη του 20ού αιώνα.

Πηγή: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thu-gi-am-tham-chi-phoi-ca-vu-tru-20250525082833517.htm