Що мовчки керує всім всесвітом?

(Газета «Ден Трі») – Фундаментальні константи – це не просто сухі числа; вони є основою, яка формує все існування Всесвіту.

Загадкове значення константи

Ілюстрація, що показує, як гравітаційне тяжіння галактики викривляє простір-час згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна (Зображення: Наукова бібліотека).

Дивлячись на нічне небо, ми часто задаємося питанням, чому Всесвіт існує саме так: від життя, зірок, планет і навіть людства. Але мало хто усвідомлює, що все у Всесвіті керується особливою групою чисел, відомими як фундаментальні константи природи.

Ці числа не є людським винаходом, а радше фіксованими значеннями, що описують, як сили та матерія у Всесвіті взаємодіють одна з одною.

Наприклад, швидкість світла у вакуумі завжди приблизно дорівнює 299 792 458 м/с, гравітаційна стала G дорівнює 6,674 x 10⁻¹¹ м³/кг/с², або маса електрона дорівнює 9,1 x 10⁻³¹ кг…

Це числа, які, якщо їх навіть незначно змінити, можуть повністю змінити Всесвіт, і життя може навіть припинити своє існування. Головне питання: чому ці числа мають однакове значення? Звідки вони взялися? Чи це просто збіг?

Завдяки фізиці ми можемо будувати дуже точні рівняння та моделі для опису світу — від падіння каменю до розширення всього Всесвіту. Однак кожне рівняння вимагає певних вхідних значень, тобто констант.

Вони подібні до «балок», що підтримують конструкцію сучасної фізики. Але, як не дивно, жодна сучасна теорія не може пояснити, звідки вони беруться. Вчені можуть лише вимірювати їхні експериментальні значення та включати їх у моделі.

Уявіть, що ви моделюєте рух кулі. Ви можете використовувати закони Ньютона для опису сил, що діють, але вам потрібно знати, «наскільки сильна гравітація». Це не випливає з моделі; це потрібно виміряти в реальності.

Аналогічно, такі константи, як сила електромагнітної взаємодії, стала Планка або співвідношення між елементарними частинками, є «заданими» параметрами, які неможливо розрахувати з сучасних теоретичних основ.

Чи справді константи "незмінні"?

Ейнштейн був автором загальної теорії відносності, яка включає поняття гравітаційної постійної G – незамінної величини для опису ступеня «кривизни» простору-часу (Фото: Getty).

Проблема стає ще цікавішою, коли фізики запитують: чи справді ці числа є «константами», тобто вони ніколи не змінюються?

Якщо будь-який з них змінюється, хоч і незначно, з часом, простором або фізичними обставинами, це означає, що вони не є справді фундаментальними, а лише проявами глибшої теорії, яку ще належить дослідити .

Щоб перевірити це, вчені розробили численні високоточні експерименти, як на Землі, так і в космосі. У лабораторії вони використовували атомні годинники. Це надзвичайно складні пристрої, які можуть виявляти найменші зміни в атомних коливаннях і відстежувати зміни з часом констант, таких як стала тонкої структури (ПТС).

На сьогоднішній день точність вимірювань досягла рівня, коли можна виявити зміни в одну мільярдну частку року, але суттєвих змін поки що не зафіксовано.

З астрономічної точки зору, дослідники спостерігають світло від квазарів — надзвичайно яскравих небесних об'єктів, що знаходяться за мільярди світлових років від Землі. Вони також аналізують космічний мікрохвильовий фон (CMB), який є залишком світла з ранніх стадій формування Всесвіту.

Ідея полягає в тому, що якби константи змінилися в далекому минулому, то світло від далеких небесних об'єктів зазнало б змін і виявило б відмінності. Однак спостереження все ще показують дивну стабільність цих констант.

Важливо зазначити, що ми не можемо бути на 100% впевнені, що вони є константами. Навіть без виявлення будь-яких змін, завжди існує певний ступінь невизначеності в будь-якому вимірюванні, і тому завжди існує ймовірність того, що константи змінюються, але зі швидкістю, занадто малою, щоб їх можна було виявити.

Всесвіт досі приховує багато таємниць.

Фундаментальні константи — це не просто сухі числа; вони є основою, яка формує все існування Всесвіту. Вони визначають, як взаємодіють сили, формуються атоми, горять зірки та розвивається життя.

Якби ці цифри були хоч трохи неправильними, Всесвіт міг би бути порожнім, хаотичним або повністю позбавленим життя, яким ми його бачимо сьогодні.

Однак, наука ще не пояснила, «чому вони такі». Чи є ці константи результатом випадковості? Чи, може, вони прояв глибшої космологічної теорії, що виходить за межі нашого сучасного розуміння?

Можливо, у нас ще немає відповідей, але продовження запитань та вивчення їх може призвести людство до важливого поворотного моменту в сучасній фізиці — подібно до того, як теорія відносності та квантова механіка колись потрясли науку 20-го століття.

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