Wat beheerst in stilte het hele universum?

(Dan Tri Newspaper) - Fundamentele constanten zijn niet zomaar droge getallen; ze vormen het fundament waarop het hele bestaan ​​van het universum is gebaseerd.

De mysterieuze waarde van een constante

Illustratie die laat zien hoe de zwaartekracht van een sterrenstelsel de ruimtetijd vervormt volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie (Afbeelding: Science Library).

Als we naar de nachtelijke hemel kijken, vragen we ons vaak af waarom het universum bestaat zoals het bestaat: van leven, sterren en planeten tot zelfs de mensheid. Maar weinigen beseffen dat alles in het universum wordt beheerst door een speciale groep getallen, bekend als de fundamentele natuurconstanten.

Deze getallen zijn geen menselijke verzinsels, maar vaste waarden die beschrijven hoe krachten en materie in het universum op elkaar inwerken.

De lichtsnelheid in een vacuüm is bijvoorbeeld altijd ongeveer 299.792.458 m/s, de zwaartekrachtconstante G is 6,674 x 10⁻¹¹ m³/kg/s², en de massa van een elektron is 9,1 x 10⁻³¹ kg…

Dit zijn getallen die, als ze ook maar een klein beetje veranderd worden, het universum volledig op zijn kop zouden kunnen zetten, en het leven zelfs zouden kunnen ophouden te bestaan. De grote vraag is: waarom hebben deze getallen dezelfde waarde? Waar komen ze vandaan? Is het gewoon toeval?

Dankzij de natuurkunde kunnen we zeer precieze vergelijkingen en modellen opstellen om de wereld te beschrijven – van de val van een steen tot de expansie van het hele universum. Elke vergelijking vereist echter bepaalde invoerwaarden, oftewel constanten.

Ze zijn als de "balken" die het bouwwerk van de moderne natuurkunde ondersteunen. Maar vreemd genoeg kan geen enkele huidige theorie verklaren waar ze vandaan komen. Wetenschappers kunnen alleen hun experimentele waarden meten en deze in modellen verwerken.

Stel je voor dat je de beweging van een bal simuleert. Je zou de wetten van Newton kunnen gebruiken om de krachten te beschrijven die daarbij een rol spelen, maar je moet weten "hoe sterk de zwaartekracht is". Dat kun je niet uit het model halen; dat moet je in de praktijk meten.

Evenzo zijn constanten zoals de sterkte van de elektromagnetische kracht, de constante van Planck of de verhouding tussen elementaire deeltjes allemaal "gegeven" parameters die niet kunnen worden berekend op basis van de huidige theoretische grondslagen.

Zijn constanten werkelijk "onveranderlijk"?

Einstein was de grondlegger van de algemene relativiteitstheorie, die het concept van de zwaartekrachtconstante G omvat - een onmisbare grootheid voor het beschrijven van de mate van 'kromming' van de ruimtetijd (Foto: Getty).

Het probleem wordt nog intrigerender wanneer natuurkundigen zich afvragen: zijn deze getallen werkelijk "constanten", in de zin dat ze nooit veranderen?

Als een van deze principes, hoe gering ook, verandert in de loop van de tijd, de ruimte of de fysieke omstandigheden, betekent dit dat ze niet echt fundamenteel zijn, maar slechts manifestaties van een diepere theorie die nog onderzocht moet worden .

Om dit te verifiëren, ontwierpen wetenschappers talloze zeer precieze experimenten, zowel op aarde als in de ruimte. In het laboratorium gebruikten ze atoomklokken. Dit zijn uiterst geavanceerde apparaten die de kleinste veranderingen in atomaire trillingen kunnen detecteren en veranderingen in de tijd kunnen volgen van constanten zoals de fijnstructuurconstante (FSC).

De meetnauwkeurigheid is inmiddels zo hoog dat veranderingen van een miljardste van een jaar kunnen worden gedetecteerd, maar er zijn nog geen significante veranderingen waargenomen.

Vanuit een astronomisch perspectief observeren onderzoekers het licht van quasars – extreem heldere hemellichamen op miljarden lichtjaren afstand van de aarde. Ze analyseren ook de kosmische microgolfachtergrondstraling (CMB), het restant van het licht uit de vroege stadia van de vorming van het heelal.

Het idee hierachter is dat als de constanten in het verre verleden veranderd zouden zijn, het licht van verre hemellichamen beïnvloed zou worden en verschillen zou vertonen. Waarnemingen tonen echter nog steeds de merkwaardige stabiliteit van deze constanten aan.

Het is belangrijk om te benadrukken dat we niet 100% zeker kunnen zijn dat het constanten zijn. Zelfs zonder een verandering te detecteren, is er altijd een zekere mate van onzekerheid bij elke meting. Daarom bestaat er altijd de mogelijkheid dat de constanten veranderen, maar in een te klein tempo om te worden waargenomen.

Het universum kent nog steeds vele mysteries.

Fundamentele constanten zijn niet zomaar droge getallen; ze vormen het fundament waarop het hele bestaan ​​van het universum is gebaseerd. Ze bepalen hoe krachten op elkaar inwerken, atomen ontstaan, sterren branden en leven zich ontwikkelt.

Als die getallen ook maar een klein beetje afweken, zou het universum leeg, chaotisch of volledig verstoken kunnen zijn van leven zoals wij dat nu kennen.

De wetenschap heeft echter nog geen verklaring voor "waarom ze zo zijn". Zijn deze constanten het resultaat van toeval? Of zijn ze de manifestatie van een diepere kosmologische theorie, die ons huidige begrip te boven gaat?

We hebben de antwoorden misschien nog niet, maar door te blijven vragen en erover te leren, zou de mensheid een belangrijk keerpunt in de moderne natuurkunde kunnen bereiken – net zoals de relativiteitstheorie en de kwantummechanica ooit de wetenschap van de 20e eeuw op zijn kop zetten.

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