Что молчаливо управляет вселенной?

Таинственное значение константы

Иллюстрация того, как гравитация галактики искривляет пространство-время согласно общей теории относительности Эйнштейна (Изображение: Научная библиотека).

Глядя на ночное небо, мы часто задаемся вопросом, почему Вселенная существует именно так: от жизни, звезд, планет до даже людей. Но мало кто знает, что всем во Вселенной управляет особая группа чисел, называемых фундаментальными константами природы.

Эти числа не являются человеческими изобретениями, а фиксированными значениями, которые описывают, как силы и материя во Вселенной взаимодействуют друг с другом.

Например, скорость света в вакууме всегда составляет около 299 792 458 м/с, гравитационная постоянная G равна 6,674x10⁻¹¹ м³/кг/с², или масса электрона равна 9,1 x 10⁻³¹ кг…

Если бы эти цифры изменились хотя бы немного, Вселенная стала бы совершенно другой, а жизнь могла бы вообще не существовать. Главный вопрос: почему эти цифры имеют такую ​​ценность? Откуда они взялись? Это совпадение?

Благодаря физике мы можем построить очень точные уравнения и модели для описания мира — от падения камня до расширения всей Вселенной. Однако каждому уравнению необходимо «снарядить» некоторые входные значения, т. е. константы.

Они подобны «балкам», на которых держится здание современной физики. Но, как ни странно, ни одна современная теория не может объяснить, откуда они взялись. Ученые знают только, как измерять экспериментальные значения и помещать их в модели.

Представьте, что вы имитируете движение мяча. Вы можете использовать законы Ньютона для описания силы, но вам нужно знать, «насколько велика сила тяготения». Это не следует из модели, это должно измеряться в реальности.

Аналогично, такие константы, как сила электромагнитного взаимодействия, постоянная Планка или соотношение элементарных частиц, являются «заданными» параметрами, которые невозможно рассчитать на основе современной базовой теории.

Действительно ли константы «инвариантны»?

Эйнштейн был тем, кто предложил общую теорию относительности, которая включает в себя понятие гравитационной постоянной G — незаменимой величины для описания степени «кривизны» пространства-времени (Фото: Getty).

Вопрос становится еще более интригующим, когда физики задаются вопросом: действительно ли эти числа «постоянны», то есть никогда не меняются?

Если какие-либо из них меняются, даже незначительно, со временем, в пространстве или при физических обстоятельствах, то это означает, что они не являются по-настоящему фундаментальными, а представляют собой всего лишь проявления более глубокой теории, которую людям еще предстоит открыть .

Чтобы проверить это, ученые разработали множество высокоточных экспериментов как на Земле, так и в космосе. В лаборатории используют атомные часы. Это чрезвычайно сложное устройство, способное обнаруживать мельчайшие изменения в атомных колебаниях и отслеживать изменения во времени констант, таких как постоянная тонкой структуры (FSC).

На сегодняшний день точность измерений достигла уровня обнаружения изменения в 1 часть на миллиард в год, однако существенных изменений не зафиксировано.

Что касается астрономии, исследователи наблюдают свет квазаров — чрезвычайно ярких небесных объектов, находящихся в миллиардах световых лет от Земли. Наряду с этим проводится анализ космического микроволнового фона (CMB). Это остатки света с момента образования Вселенной.

Идея заключается в том, что если константы изменились в далеком прошлом, то это повлияло бы на свет от далеких небесных объектов и показало бы разницу. Однако наблюдения все еще показывают странную стабильность этих констант.

Стоит отметить, что мы не можем быть на 100% уверены в их постоянстве. Даже если никаких изменений не обнаружено, в любом измерении всегда присутствует некоторая степень неопределенности, поэтому всегда возможно, что константы изменяются, но со скоростью, слишком малой для обнаружения.

Вселенная все еще таит в себе множество загадок

Фундаментальные константы — это не просто сухие числа, это основа, которая формирует все существование Вселенной. Они определяют, как взаимодействуют силы, образуются атомы, ярко горят звезды и развивается жизнь.

Если бы эти цифры отличались хотя бы на малую долю, Вселенная, скорее всего, была бы такой же пустой, хаотичной или совершенно безжизненной, какой мы ее знаем.

Однако наука до сих пор не может объяснить, «почему они такие?». Являются ли константы случайными результатами? Или это проявление более глубокой космологической теории, выходящей за рамки нашего нынешнего понимания?

Возможно, у нас пока нет ответов, но продолжение задавания вопросов и изучение их может привести человечество к важному поворотному моменту в современной физике — так же, как теория относительности и квантовая механика потрясли науку XX века.

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