Чи закони фізики універсальні?

Наскільки фізики знають, що космос грає один набір правил, починаючи з Big Bang. Але чи можуть ці закони були різними в минулому, вони можуть змінитися в майбутньому? Чи переважають інші закони фізики в деяких віддалених куточках космосу?

«Це не така неможлива можливість», – розповідає Сін Каррол, теоретичний фізик в Каліфорнійському інституті технологій, який призначає, що коли ми запитуємо, чи може змінюватися закони фізики, ми фактично накладаємо дві окремі питання: спочатку, чи зміни рівнянь квантової механіки і тяжіння з часом і простором; а другий, чи змінюються чисельні константи, які вражають ці рівняння.





Щоб побачити різницю, уявіть всесвіт як одну велику баскетбольну гру. Ви можете скорегувати деякі налаштування без зміни гри: підніміть обруч трохи вище, зробіть суд трохи більше, змініть умови виграшу, і гра все ще баскетбол. Але якщо ви покажете гравцям, щоб зачистити м'яч своїми ногами, це буде зовсім інша гра.

Найсучасніші дослідження мінливості фізичних законів, спрямованих на чисельні константи. Чому? Дуже просто. Лікарі можуть бути впевненими, перевірені прогнози про те, як зміни чисельних констанцій будуть впливати на результати їх експериментів. Також, говорить Каррол, фізика не захопить, якщо вона виходить, що ці константи змінюються з часом. По суті, деякі константи змінилися: маса електрона, наприклад, була нульова до тих пір, поки поле Higgs перетворилася на крихітну частку другого після Big Bang. «Ми маємо багато теорій, які можуть вмістити мінливі константи», – коментує Каррол. Все, що потрібно враховувати для часозалежних констанцій, щоб додати деякі масштабні поля до теорії, яка рухається дуже повільно.

У будь-якій кількості, яка має унікальне значення в кожному місці. Відомий скалярний поле є поле Higgs, але він також може представляти менш екзотичні кількості, такі як температура, як скалярне поле. Нерозкрите поле скаляра, що змінюється дуже повільно, може продовжувати розвиватися мільярди років після Великого Bang і з ним, так звані природні константи можуть розвиватися.

На щастя, космос надав нам зручні вікна, через які ми можемо спостерігати постійні стани, як вони були в глибокому минулому. Одним з таких вікон є багаті уранові родовища Оклонської області Габон, Центральної Африки, де, у 1972 р., працівники, які, безумовно, виявили групу «натурних ядерних реакторів» — скелі, які спонтанно запалені та стійкі ядерні реакції на сотні тисяч років. Результат: «Радіоактивні копалини того, що закони природи виглядають як» два мільярди років тому, говорить Каррол. (Для порівняння Землі близько 4 мільярдів років і Всесвіту близько 14 мільярдів років.)

Характеристика цих копалин залежать від особливого значення, яке називається констанцією тонкої структури, яка об'єднує з ручним від інших констанцій - швидкості світла, заряду електрону, константи електричного струму і Планка - в одне число, близько 1/137. Фізіологи називають його «безперервною» констанцією, що означає, що це просто число: не 1/137 дюймів, секунд або педантів, але всього 1/137. Це ідеальне місце для пошуку змін у пов’язаних з ним констанцій, говорить Стів Ламоро, фізико-фізичний інститут Яльського університету. При зміні констанцій таким чином, що вони змінили масу електрону і енергію електростатичної взаємодії, це також впливає на 1/137, незалежно від системи вимірювання.

Учені навчаються Окло приїжджає до конфліктних висновків. Дослідження, що проводилися протягом десятиліть, Окло показав, що надійна структура була абсолютно стабільною. Після того, як сталося дослідження, він отримав більше, а потім інший, який сказав, що він отримав менше. У 2006 р. Ламоро (то співачки з Національною лабораторією Лос-Аламоса) і його колеги опублікували свіжий аналіз, який був, вони писали, «стабі без змін». Але «модель залежний» — це, вони мали зробити ряд припущення про те, як може змінитися тонка структура.

Використання атомних годинників, фізіологів може виглядати на найтонших змінах константи тонкої структури, але обмежуються сучасними варіаціями, які відбуваються протягом року або так. Вчені Національного інституту стандартів і технологій в Боулдері, Колорадо, у порівнянні з часом, підраховані атомними годинниками, що генеруються алюмінієм і ртуті, щоб покласти надзвичайно тісні ліміти на день-на добу зміни константи тонкої структури. Хоча вони не можуть сказати з певністю, що надійна структура не змінюється, якщо це робить, варіації крихітні: один квадроциклічний відсоток кожного року.

Сьогодні кращі обмеження того, як константи можуть змінити життя Всесвіту стебла з спостережень далеких об'єктів в небі. Ось тому, що далеко не в космосі ви дивитеся, чим далі назад ви можете подивитися. час машини. Oklo припинив два мільярди років тому, але за допомогою світла далеких квадр, астрономи перевели космічну машину часу до 11 мільярдів років тому.

Квасари є надзвичайно яскравими старовинними об'єктами, які астрономи вважають, що світяться надмасивними чорними отворами. Як світло з цих квасарів, які подорожують до нас, деякі з них поглинаються газом, який проходить через. Але всмоктується нерівномірно: видаляються тільки певні довжини хвилі або кольори. Особливі кольори, вилучені з спектру, залежать від того, як квасар світло фотони взаємодіють з газовими атомами, і ці взаємодії залежать від тонкої структури. З огляду на світлому спектрі далеких квадр, астрофізики можуть шукати зміни в тонкій структурі, що постійно перевищує багато мільярдів років.

"У той час, коли це світло досягає нас тут на Землі, вона збере інформацію про кілька галактик мільярдів років тому", - говорить Тілер Еванс, провідний квазіарний дослідник Swinburne University of Technology в Австралії. Це схоже на відрізання вічного льоду на Землі, щоб дізнатися, що таке клімат попередніх епох. Незважаючи на деякі танталізаційні натяки, останні дослідження свідчать про те, що зміни в тонкій структурі константу є «нуль». Це не означає, що констант тонкої структури не змінюється взагалі. Але якщо це зміни, це так багато, ніж наші експерименти можуть виявити, що навряд чи, говорить Каррол. «Чи не змінюючись, ми не помітимо. й

Астрофізики також шукають варіації в Г, гравітаційний стан, що асоціюється з силою тяжіння. У 1937 році Павло Дирак, один з піонерів квантової механіки, запропонував, що гравітація стає більш слабкою як вік Всесвіту. Незважаючи на те, що ця ідея не підтримується, фізики продовжують шукати зміни в константі, а сьогодні низка екзотичних альтернативних теорій тяжіння включають зсув в гравітаційну констанцію. Хоча лабораторні експерименти на Землі повернулися переконливі результати, дослідження за межі Землі показали, що G не змінюється багато, якщо на всіх. Останнім часом радіо астрономи відсвяткували 21-річному зборі точну інформацію про терміни незвичайної яскравої та стабільної пульсари, з метою пошуку змін у звичному «сербеті» у вигляді радіовипромінювань, що вказують на зміни в ґратаційній константі. Результат: нічого.

Але повернувшись до другої, міцної половини нашого оригінального питання: Чи можуть закони фізики самі, не тільки константи пришивають в них, змінюють? «Чому важко відповісти питання», - розповідає Каррол, який також зазначає, що різні ступені змін варто тримати в свідомості. Якщо закони низки підтеорій квантової механіки, такі як квантова електродинаміка, виявляються нездатними, можливо, існуючі теорії можуть отримати разом з ним. Але якщо закони квантової механіки були змінені, Каррол сказав: «Це буде дуже дивно». Не існує теорії, які можуть виникнути такі зміни, є просто не виходячи з цього питання.

Виходячи з усього, що у нас є всесвіт, граючи справедливу гру. Але фізики будуть рефінувати книгу, шукаючи відчуттів, які можуть вказувати на зміну правил гри на рівні, але не сприймаються. Видання

Автор: Ілля Хель

P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!

Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki



English, Українська, Français...