Уравнение Вселенной: почему секунда может стать единственной фундаментальной константой

В мире науки продолжается бурное обсуждение одной из самых загадочных тем — природы и количества фундаментальных констант. Группа исследователей утверждает, что эти константы могут быть не столь неизменными и универсальными, как мы предполагали. В зависимости от контекста их использования, а именно от типа пространства-времени, количество необходимых фундаментальных констант может значительно варьироваться.

Фото: flickr.com by fdecomite, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/

Время

Напомним, что фундаментальные константы — это числа, значения которых не зависят от внешних условий и остаются неизменными во времени. Среди них известны такие, как скорость света, постоянная Планка и электронный заряд. Однако, как показывают новые исследования, количество таких констант, необходимых для полного описания физической реальности, может зависеть от геометрии и динамики самого пространства-времени.

В 2002 году эксперты из ЦЕРН столкнулись с непонятностью относительно минимального набора констант, необходимых для всего описания Вселенной. Тогда Майкл Дафф, Лев Окунь и Габриеле Венециано предложили разные подходы к этому вопросу, каждый из которых предполагал разное количество фундаментальных единиц: от трех (метр, килограмм и секунда) до вариативного набора, зависящего от теории.

Теперь бразильские ученые вводят новый стандарт в эту книгу знаний. Они утверждают, что все физические явления могут быть описаны с помощью лишь одной фундаментальной единицы — секунды. Это утверждение основывается на их выводах о зависимости количества констант от пространства-времени.

Сегодняшняя интернациональная система (СИ) включает в себя семь основных единиц, каждая из которых определена через конкретные физические константы. Но, как отмечает профессор Джордж Матсас, эти единицы — скорее практические инструменты для измерения, а не фундаментальные основы.

Цель ученых — найти наиболее базовое описание природы, минимальный набор констант, необходимый для описания всех физических явлений. Это задание требует анализа различных типов пространства-времени, включая галилеевское и релятивистское.

В классическом галилеевом представлении пространства-времени все физические величины выражаются через единицы длины и времени. В релятивистском контексте, согласно теории относительности, достаточно единицы времени (часа), поскольку пространство и время тесно связаны.

Особенно примечательно, что современные высокоточные атомные часы уже позволяют измерять время настолько точно, что оно может служить универсальной мерой для всех физических величин в релятивистском пространстве-времени.

Таким образом, эти исследования раскрывают новые возможности в понимании фундаментальных законов физики и могут привести к революционным изменениям в науке. Возможно, в будущем мы сможем сократить весь набор констант до минимума, определяемого спецификой конкретного пространства-времени.

Уточнения

Междунаро́дная систе́ма едини́ц СИ — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой измерения в мире — как в повседневной жизни, так и в науке и технике.