מה שולט בשקט בכל היקום?

(עיתון דן טרי) - קבועים בסיסיים אינם רק מספרים יבשים; הם הבסיס המעצב את כל קיומו של היקום.

הערך המסתורי של קבוע

איור המראה כיצד כוח המשיכה של גלקסיה מכופף את המרחב-זמן לפי תורת היחסות הכללית של איינשטיין (תמונה: ספריית המדע).

כשאנו מביטים בשמי הלילה, אנו תוהים לעתים קרובות מדוע היקום קיים כפי שהוא קיים: החל מהחיים, הכוכבים, כוכבי הלכת ועד אפילו האנושות. אך מעטים מבינים שכל דבר ביקום נשלט על ידי קבוצה מיוחדת של מספרים, המכונים קבועי הטבע הבסיסיים.

מספרים אלה אינם המצאות אנושיות, אלא ערכים קבועים המתארים כיצד כוחות וחומר ביקום מקיימים אינטראקציה זה עם זה.

לדוגמה, מהירות האור בוואקום היא תמיד בקירוב 299,792,458 מטר/שנייה, קבוע הכבידה G הוא 6.674 x 10⁻¹¹ מטר/ק"ג/שנייה, או המסה של אלקטרון היא 9.1 x 10⁻³¹ ק"ג...

אלו מספרים שאם ישתנו אפילו במעט, עלולים לשנות לחלוטין את היקום, ואף עלולים החיים להפסיק להתקיים. השאלה הגדולה היא: מדוע למספרים אלו יש את אותו ערך? מאיפה הם הגיעו? האם זה רק צירוף מקרים?

הודות לפיזיקה, אנו יכולים לבנות משוואות ומודלים מדויקים מאוד כדי לתאר את העולם - החל מנפילת אבן ועד להתפשטות היקום כולו. עם זאת, כל משוואה דורשת ערכי קלט מסוימים, כלומר קבועים.

הם כמו "קורות" התומכות במבנה הפיזיקה המודרנית. אבל באופן מוזר, אף תיאוריה עכשווית לא יכולה להסביר מהיכן הם מגיעים. מדענים יכולים רק למדוד את הערכים הניסויים שלהם ולשלב אותם במודלים.

דמיינו שאתם מדמה את תנועתו של כדור. אתם יכולים להשתמש בחוקי ניוטון כדי לתאר את הכוחות הפועלים, אבל אתם צריכים לדעת "כמה חזק כוח הכבידה". זה לא נובע מהמודל; זה צריך להימדד במציאות.

באופן דומה, קבועים כמו עוצמת הכוח האלקטרומגנטי, קבוע פלאנק, או היחס בין חלקיקים אלמנטריים, כולם פרמטרים "נתונים" שלא ניתן לחשב אותם מהיסודות התאורטיים הנוכחיים.

האם קבועים באמת "בלתי ניתנים לשינוי"?

איינשטיין היה מחבר תורת היחסות הכללית, הכוללת את מושג קבוע הכבידה G - גודל הכרחי לתיאור מידת ה"עקמומיות" של מרחב-זמן (צילום: Getty).

הבעיה הופכת למסקרנת יותר כאשר פיזיקאים שואלים: האם המספרים הללו באמת "קבועים", כלומר הם לעולם לא משתנים?

אם מי מהם משתנה, ולו במעט, לאורך זמן, במרחב או בנסיבות פיזיות, פירוש הדבר שהם אינם באמת בסיסיים, אלא רק ביטויים של תיאוריה עמוקה יותר שטרם נחקרה .

כדי לאמת זאת, מדענים תכננו ניסויים מדויקים רבים, הן על כדור הארץ והן בחלל. במעבדה הם השתמשו בשעונים אטומיים. אלו מכשירים מתוחכמים ביותר שיכולים לזהות את השינויים הקטנים ביותר בתנודות אטומיות, ולעקוב אחר שינויים לאורך זמן בקבועים כמו קבוע המבנה העדין (FSC).

עד היום, דיוק המדידה הגיע לרמה שבה ניתן לזהות שינויים של מיליארדית השנה, אך טרם נרשמו שינויים משמעותיים.

מנקודת מבט אסטרונומית, חוקרים צופים באור מקוואזרים - עצמים שמימיים בהירים במיוחד הממוקמים במרחק מיליארדי שנות אור מכדור הארץ. הם גם מנתחים את קרינת הרקע הקוסמית (CMB), שהיא שארית האור מהשלבים המוקדמים של היווצרות היקום.

הרעיון כאן הוא שאם הקבועים היו משתנים בעבר הרחוק, אז האור מעצמים שמימיים רחוקים היה מושפע ומראה הבדלים. עם זאת, תצפיות עדיין מראות את היציבות המוזרה של קבועים אלה.

חשוב לציין שאנחנו לא יכולים להיות בטוחים ב-100% שהם קבועים. גם בלי לזהות שינוי כלשהו, ​​תמיד קיימת מידה מסוימת של אי ודאות בכל מדידה, ולכן תמיד קיימת האפשרות שהקבועים משתנים אך בקצב קטן מדי מכדי שניתן יהיה לזהות אותם.

היקום עדיין טומן בחובו תעלומות רבות.

קבועים בסיסיים אינם רק מספרים יבשים; הם הבסיס המעצב את כל קיומו של היקום. הם קובעים כיצד כוחות פועלים יחד, אטומים נוצרים, כוכבים נשרפים וחיים מתפתחים.

אם המספרים האלה היו אפילו קצת לא נכונים, היקום היה יכול להיות ריק, כאוטי, או נטול לחלוטין מחיים כפי שאנו רואים אותו היום.

עם זאת, המדע טרם הסביר "מדוע הם כאלה". האם קבועים אלה הם תוצאה של מקריות? או שמא הם ביטוי של תיאוריה קוסמולוגית עמוקה יותר, מעבר להבנתנו הנוכחית?

ייתכן שעדיין אין לנו את התשובות, אך המשך השאלה והלמידה עליהן עשוי להוביל את האנושות לנקודת מפנה משמעותית בפיזיקה המודרנית - בדומה לאופן שבו תורת היחסות ומכניקת הקוונטים זעזעו פעם את המדע של המאה ה-20.

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