Что молчаливо управляет всей Вселенной?

(Газета Dan Tri) - Фундаментальные константы — это не просто сухие числа; они являются основой, определяющей всё существование Вселенной.

Загадочное значение константы

Иллюстрация, показывающая, как гравитационное притяжение галактики искривляет пространство-время в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна (Изображение: Science Library).

Глядя на ночное небо, мы часто задаемся вопросом, почему Вселенная существует именно так, как она существует: от жизни, звезд и планет до даже человечества. Но мало кто осознает, что всё во Вселенной подчиняется особой группе чисел, известных как фундаментальные константы природы.

Эти числа не являются человеческими изобретениями, а представляют собой фиксированные значения, описывающие взаимодействие сил и материи во Вселенной.

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

Эти числа, даже малейшее изменение которых могло бы полностью изменить Вселенную, и жизнь могла бы даже прекратить своё существование. Главный вопрос: почему эти числа имеют одинаковое значение? Откуда они взялись? Это просто совпадение?

Благодаря физике мы можем строить очень точные уравнения и модели для описания мира — от падения камня до расширения всей Вселенной. Однако каждое уравнение требует некоторых входных значений, то есть констант.

Они подобны «балкам», поддерживающим здание современной физики. Но, как ни странно, ни одна из существующих теорий не может объяснить их происхождение. Учёные могут лишь измерять их экспериментальные значения и включать их в модели.

Представьте, что вы моделируете движение мяча. Вы могли бы использовать законы Ньютона для описания действующих сил, но вам нужно знать, «насколько сильна гравитация». Это не определяется моделью; это нужно измерить в реальности.

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

Действительно ли константы являются «неизменными»?

Эйнштейн был автором общей теории относительности, которая включает в себя понятие гравитационной постоянной G — незаменимой величины для описания степени «кривизны» пространства-времени (Фото: Getty).

Проблема становится еще более интригующей, когда физики задаются вопросом: действительно ли эти числа являются «константами», то есть никогда не меняются?

Если какой-либо из них изменяется, даже незначительно, с течением времени, в пространстве или при изменении физических условий, это означает, что он не является по-настоящему фундаментальным, а лишь проявлением более глубокой теории, которая еще не исследована .

Для проверки этого ученые разработали множество высокоточных экспериментов как на Земле, так и в космосе. В лаборатории они использовали атомные часы. Это чрезвычайно сложные устройства, способные обнаруживать мельчайшие изменения в атомных колебаниях и отслеживать изменения во времени таких констант, как постоянная тонкой структуры (ПТС).

На сегодняшний день точность измерений достигла уровня, позволяющего обнаруживать изменения в пределах одной миллиардной доли года, однако существенных изменений пока не зафиксировано.

С астрономической точки зрения исследователи наблюдают свет от квазаров — чрезвычайно ярких небесных объектов, находящихся в миллиардах световых лет от Земли. Они также анализируют космическое микроволновое фоновое излучение (КМФИ), которое является остатком света с ранних стадий формирования Вселенной.

Суть идеи заключается в том, что если бы константы изменились в далеком прошлом, то свет от далеких небесных объектов изменился бы и проявил бы различия. Однако наблюдения по-прежнему показывают странную стабильность этих констант.

Важно отметить, что мы не можем быть на 100% уверены в том, что они являются константами. Даже без обнаружения каких-либо изменений, в любом измерении всегда присутствует определенная степень неопределенности, и, следовательно, всегда существует вероятность того, что константы изменяются, но со скоростью, слишком малой для обнаружения.

Вселенная по-прежнему хранит множество тайн.

Фундаментальные константы — это не просто сухие числа; они являются основой, определяющей всё существование Вселенной. Они определяют, как взаимодействуют силы, как образуются атомы, как горят звёзды и как развивается жизнь.

Если бы эти цифры были хотя бы немного неверны, Вселенная могла бы быть пустой, хаотичной или полностью лишенной жизни в том виде, в каком мы ее видим сегодня.

Однако наука пока не может объяснить, «почему они такие». Являются ли эти константы результатом случайности? Или же они представляют собой проявление более глубокой космологической теории, выходящей за рамки нашего нынешнего понимания?

Возможно, у нас пока нет ответов, но продолжение поиска и изучения этих вопросов может привести человечество к важному поворотному моменту в современной физике — подобно тому, 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