А уж эдак ли всепригодны законы физики?

    Как понятно физикам, космос играется по единому своду правил с самого момента Немалого Взрыва. Однако могли ли эти законы быть иными в минувшем, умеют ли они поменяться в дальнейшем? Умеют ли в каком-нибудь удаленном уголке космоса преобладать альтернативные законы физики?

    А уж эдак ли всепригодны законы физики?

    «Это и не такова уж и неописуемая возможность», — разговаривает Шон Кэрролл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического колледжа, который помечает, что когда мы задаемся вопросцем, умеют ли изменяться законы физики, на деле мы подразумеваем два отдельных вопросца: во-первых, изменяются ли уравнения квантовой механики и гравитации с течением времени и местом; и второе, изменяются ли числовые константы, кои населяют эти уравнения.

    Дабы узреть различие, представте всю Вселенную как только одну огромную игру в баскетбол. Вы сможете настроить некие характеристики, и не изменяя игру: поднять обруч малость свыше, предпринять площадку малость все больше, сконфигурировать условия победы, и игра все гораздо будет баскетболом. Однако ежели вы скажете геймерам пинать мяч ногами, это же будет совсем иная игра.

    Большая часть современных исследовательских работ изменчивости физических законов сосредоточены на числовых константах. Посему? Да до боли просто. Физики в состоянии сделать уверенные, проверяемые пророчества об фолиант, как только конфигурации числовых констант воздействую на результаты них опыты. За исключением тамошнего, разговаривает Кэрролл, физика и не перевернется, ежели окажется, что эти константные изменяются с течением времени. На деле, некие константы поменялись: толпа электрона, к примеру, существовала нулевой, пока что поле Хиггса и не развернулось сквозь крохотную долю секунды опосля Немалого Взрыва. «У нас существуют огромное количество теорий, кои умеют вместить изменяющиеся константы, — разговаривает Кэрролл. — Все, что для вас надо, дабы учитывать зависимые от времени константы, это же добавить энное скалярное поле в теорию, которое движется максимально медленно».

    Скалярное поле, поясняет Кэрролл, это же неважно какая величина, которая имеет неповторимое значение в каждой точке места времени. Знаменитым скалярным полем является хиггсово, однако может предположить и наименее экзотичные величины, вроде температуры, в образе скалярного поля. Пока что и не открытое скалярное поле, которое изменяется максимально медлительно, может продолжать эволюционировать спустя млрд лет опосля Немалого Взрыва — а наряду с ним умеют эволюционировать и эдак именуемые константы природы.

    К счастью, космос наградил нас практичными окошками, сквозь кои мы можем следить за константами, какими они были в глубочайшем минувшем. Одно из этаких окон присутствует в зажиточных урановых месторождения региона Окло в Габоне, Центральная Африка, где в 1972 году рабочие по счастливой случайности нашли группу «природных ядерных реакторов» — породы, кои спонтанно загорелись и поддерживали ядерные реакции в течение сотен тыщ лет. Итог: «Радиоактивные ископаемые тамошнего, как только выглядели законы природы» два млрд годов назад, разговаривает Кэролл. (Для сопоставления: Планете земля порядка 4 млрд лет, а уж Вселенной порядка 14 млрд).

    Параметры этих ископаемых зависят от особенного значения под заглавием регулярная тончайшей структуры, которая соединяется с горсткой остальных констант — скорости света, заряда электрона, электромагнитной константной и константной Планка — в одно число, приблизительно 1/137. Физики именуют это же «безразмерной» константной, другими словами это же ординарно число: и не 1/137 д, секунды либо кулонов, а уж ординарно 1/137. Это же выполняет ее безупречным пространством для поиска конфигураций связанных с ней регулярных, разговаривает Стив Ламоро, физик из Йельского вуза. «Если бы константные поменялись таким макаром, что видоизменили бы толпу электрона и энергии электростатического взаимодействия, это же отразилось бы и на 1/137, независимо от системы измерений».

    И тем не менее, интерпретировать эти ископаемые нелегко, и в протяжении почти всех лет ученые, исследующие Окло, приходили к противоречивым выводам. Научные исследования, проводимые десятками лет, Окло продемонстрировали, что регулярная тончайшей структуры существовала полностью размеренной. Потом возникло изучение, показывающее, что она предстала все больше, а уж впоследствии очередное, которое утверждало, что она предстала все меньше. В 2006 году Ламоро (тогда-то коллега Лос-Аламосской государственной лаборатории) и его коллеги выпустили свежайший анализ, который был, как только они написали, «устойчивым без сдвигов». Но «зависим от модели» — то существуют им же пришлось предпринять ряд допущений об фолиант, как только могла бы поменяться регулярная тончайшей структуры.

    Используя атомные часы, физики умеют искать самые крохотные конфигурации в константной тончайшей структуры, однако ограничены современными вариантами, кои происходят в течение года либо подле тамошнего. Ученые из Государственного колледжа эталонов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, сравнили время, отсчитываемое атомными часами, работающими на алюминии и ртути, дабы поставить очень твердые ограничения на ежедневное изменение константной тончайшей структуры. Хотя они и не умеют с уверенностью сообщить, что регулярная тончайшей структуры и не изменяется, ежели она изменяется, то варианты крохотные: одна квадриллионная процента каждый год.

    Сейчас фаворитные ограничения тамошнего, как только умеют изменяться константные в течение жизни Вселенной, вытекают из наблюдений за удаленными объектами на небе. Все поэтому, что чем далее в космос вы взгляните, тем самым далее обратно во времени вы сумеете заглянуть. «Машина времени» Окло тормознула два млрд годов назад, однако используя свет дальних квазаров, астрологи перевели галлактическую машинку времени на 11 млрд годов назад.

    А уж эдак ли всепригодны законы физики?

    Квазары — чрезвычайно колоритные древнейшие объекты, кои астрологи полагают светящимися сверхмассивными темными прорехами. По мере тамошнего как только свет этих квазаров движется к нам, энная его часть поглощается газом, сквозь который он проходит на пути. Однако поглощается неравномерно: вынимаются только объективные длины волн, либо оттенки. Объективные оттенки, «удаленные» из диапазона, зависят от тамошнего, как только фотоны света квазара ведут взаимодействие с атомами газа, и эти взаимодействия зависят от константной тончайшей структуры. Эдак, смотря на диапазон света дальних квазаров, астрофизики умеют находить конфигурации константной тончайшей структуры в протяжении почти всех млрд лет.

    «К тамошнему времени, как только этот свет достигнет нас тут, на Планете земля, он соберет информацию об пары галактиках на млрд годов назад, — разговаривает Тайлер Эванс, ведущий исследователь квазаров в Технологическом институте Суинберна в Австралии. — Это аналогично срезу нетленного льда на Планете земля с целью узнать, каким был климат предшествующих эпох».

    Невзирая на некие дразнящие намеки, свежие исследования отображают, что конфигурации константной тончайшей структуры «соответствую нулю». Это же и не означает, что регулярная тончайшей структуры совсем и не изменяется. Однако ежели изменяется, то выполняет это же наиболее тонко, чем умеют поймать наши опыты, а уж это же уже маловероятно, разговаривает Кэрролл. «Трудно втиснуть теорию в что-то посредственное меж вконец и не изменяется и изменяется эдак, что мы и не замечаем».

    Астрофизики а также отыскивают конфигурации G, гравитационной константной, которая сопряжена с силой гравитации. В 1937 году Поль Дирак, один из пионеров квантовой механики, представил, что гравитация становится слабее по мере старения Вселенной. Хотя эта мысль и не подтверждается, физики продолжают находить конфигурации в гравитационной константной, и сейчас ряд экзотичных других теорий гравитации включают сдвиг гравитационной константной. Хотя лабораторные опыты на Планете земля возвратили запутанные результаты, научные исследования за пределами Почвы продемонстрировали, что G и не особо изменяется, ежели изменяется вообщем. Недавно радиоастрономы пометили 21 год сбора четких заданных об тайминге особенно броского и размеренного пульсара, с целью поиска конфигураций его традиционного «сердцебиения» в образе радиоизлучений, указывающих на конфигурации гравитационной константной. Итог: ничего.

    Однако вернемся ко второй, наиболее твердой половине нашего изначального вопросца: умеют ли сами законы физики, а уж не совсем только константные, вшитые в их, конфигурироваться? «На этот вопросец ответить куда труднее, — разговаривает Кэрролл, отмечающий а также, что стоит ли подразумевать различные степени конфигураций. Ежели законы ряда подтеорий квантовой механики, вроде квантовой электродинамики, окажутся покладистыми, может быть, имеющиеся теории сумеют ужиться с сиим. Однако ежели окажутся изменчивыми законы квантовой механики, разговаривает Кэрролл, «это будет максимально странно». Ни одно теория и не подразумевает, как только либо посему может случиться этакое изменение; ординарно нет рамок, в каких можно существовало бы исследовать этот вопросец.

    Исходя из всего, что у нас существуют, можно сообщить, что Вселенная ведет добросовестную игру. Однако физики будут уточнять свод правил, ища подсказки, кои умеют указать на изменение правил игры на уровне, который мы пока что и не воспринимаем.