Najveća misterija Svemira: Zašto postoje ovi brojevi?

Na portalu Space.com objavljen je zanimljiv članak o odnosu fundamentalnih brojeva i Svemira. Prenosimo ga.

"Postoji skup veoma posebnih brojeva, poznatih kao fundamentalne konstante prirode, koji se ne mogu objasniti. Odakle oni dolaze? Otkrivanje da li su zaista konstantni ključ je za razotkrivanje ove dugotrajne misterije.

Preporučujemo

Fizika je matematički opis prirode. Koristimo modele, jednačine i formule da opišemo kako sistemi funkcionišu i da predvidimo kako će se ponašati u budućnosti. Ovaj pristup se pokazao izuzetno uspešnim, objašnjavajući sve – od ponašanja subatomskih čestica do evolucije celog Svemira.

Međutim, postoje aspekti tih jednačina koji prkose objašnjenju. Svaki put kada pokušamo da povežemo neki hipotetički model sa stvarnim svetom, moramo da uvedemo posebne brojeve. Ti brojevi obuhvataju neke aspekte prirode koji su ostali van naših jednačina. Na primer, ako želim da predvidim kretanje bačene lopte, moram da znam koliko je jaka gravitacija. Ali ne postoji teorija koja objašnjava zašto gravitacija ima baš tu jačinu. Tu vrednost možemo samo nezavisno izmeriti i ubaciti je u jednačine.

Tokom decenija, fizičari su sastavljali različite liste najvažnijih fundamentalnih konstanti. Obično ih ima nešto više od dve desetine. One opisuju stvari poput jačine četiri osnovne sile prirode, masa fundamentalnih čestica i osobina prostor-vremena, poput brzine svetlosti.

Nemamo predstavu odakle ovi brojevi potiču niti zašto imaju baš te vrednosti. Jedan od načina da ih proučimo jeste da utvrdimo da li su zaista konstantni. Ako se bilo koji od tih brojeva menja kroz vreme ili prostor, to bi bio veliki trag. Varijacije u konstantama bi nam pokazale da one nisu zaista fundamentalne, već odraz našeg neznanja o dubljoj fizičkoj teoriji.

Na primer, ako ništa ne znam o tome kako gravitacija funkcioniše, i dalje mogu da izmerim ubrzanje objekata blizu Zemlje. Mogu toj vrednosti da dodelim „fundamentalnu“ konstantu i izmerim je kao 9,8 metara u sekundi na kvadrat. I dalje bih mogao savršeno tačno da predvidim putanje bačenih lopti koristeći tu vrednost.

Ali pažljiva posmatranja bi otkrila da to ubrzanje zapravo nije konstantno. Može se menjati u zavisnosti od nadmorske visine ili čak lokacije na Zemlji. To bi mi ukazalo da se u pozadini dešava nešto dublje — u ovom slučaju, da postoji univerzalna sila gravitacije.

Fizičari i astronomi su sprovodili razne eksperimente u potrazi za varijacijama u konstantama. Na kraju, potrebno je ogromno mnoštvo podataka da bi se uočile neverovatno male promene. Naučnici to mogu postići posmatranjem nekog sistema tokom veoma dugog vremena ili posmatranjem duboko u kosmos. Na taj način možemo testirati da li se neka konstanta promenila tokom vremena.

Na primer, astronomi su koristili merenja udaljenih kvazara — neverovatno svetlih izvora radiozračenja iz ranog svemira. Takođe su proučavali kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje, koje je zračenje emitovano kada se svemir ohladio iz stanja vruće plazme pre milijardi godina.

Ako su konstante poput brzine svetlosti, jačine gravitacije ili čak mase elektrona bile drugačije tada, trebalo bi da možemo da uočimo suptilne razlike u izgledu tih astronomskih objekata. Drugim rečima, oni bi trebalo da izgledaju drugačije nego u svemiru u kojem su konstante zaista konstantne.

Bliže nama, fizičari proučavaju vibracije atoma, kao što su one koje se koriste u atomskim časovnicima, da bi otkrili odstupanja od čiste konstantnosti. Međutim, do sada nismo uočili nijedan nagoveštaj bilo čega osim potpune uniformnosti. I ta merenja su neverovatno precizna. Za mnoge konstante, njihova konstantnost je potvrđena sa tačnošću manjom od jedne promene na milijardu godišnje.

Nikada ne možemo 100% dokazati da su konstante zaista konstantne. To je zato što uvek postoji neka nesigurnost u našim merenjima, pa uvek ostaje prostora za neku moguću varijaciju, makar bila neverovatno mala.

Ali za sada, izgleda da su fundamentalne konstante prirode zaista konstantne, i ne znamo zašto imaju baš te vrednosti. Čvrsto verujemo da priča o otkrićima u fizici nije završena i da ima još mnogo toga da se otkrije u misterijama svemira. Ali trenutno, moramo da živimo sa fundamentalnim konstantama onakvima kakve se čine da jesu: goli brojevi koji prkose objašnjenju."

(Telegraf Nauka/Space.com)