Насколько известно физикам, космос играет по одному своду правил с самого момента Большого Взрыва. Но могли ли эти законы быть другими в прошлом, могут ли они измениться в будущем? Могут ли в каком-нибудь удаленном уголке космоса преобладать другие законы физики?

«Это не такая уж и невероятная возможность», — говорит Шон Кэрролл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института, который отмечает, что когда мы задаемся вопросом, могут ли меняться законы физики, на самом деле мы подразумеваем два отдельных вопроса: во-первых, меняются ли уравнения квантовой механики и гравитации со временем и пространством; и второе, меняются ли числовые константы, которые населяют эти уравнения.

Чтобы увидеть различие, вообразите всю Вселенную как одну большую игру в баскетбол. Вы можете настроить некоторые параметры, не изменяя игру: поднять обруч немного выше, сделать площадку немного больше, изменить условия победы, и игра все еще будет баскетболом. Но если вы скажете игрокам пинать мяч ногами, это будет совершенно другая игра.

Большинство современных исследований изменчивости физических законов сосредоточены на числовых константах. Почему? Да очень просто. Физики могут сделать уверенные, проверяемые предсказания о том, как изменения числовых констант повлияют на результаты их эксперименты. Кроме того, говорит Кэрролл, физика не перевернется, если окажется, что эти постоянные меняются со временем. На самом деле, некоторые константы изменились: масса электрона, например, была нулевой, пока поле Хиггса не развернулось через крошечную долю секунды после Большого Взрыва. «У нас есть множество теорий, которые могут вместить изменяющиеся константы, — говорит Кэрролл. — Все, что вам нужно, чтобы учесть зависимые от времени константы, это добавить некоторое скалярное поле в теорию, которое движется очень медленно».

Скалярное поле, объясняет Кэрролл, это любая величина, которая имеет уникальное значение в каждой точке пространства времени. Известным скалярным полем является хиггсово, но может представить и менее экзотические величины, вроде температуры, в виде скалярного поля. Пока не открытое скалярное поле, которое меняется очень медленно, может продолжать эволюционировать спустя миллиарды лет после Большого Взрыва — а вместе с ним могут эволюционировать и так называемые константы природы.

К счастью, космос одарил нас удобными окошками, через которые мы можем наблюдать за константами, какими они были в глубоком прошлом. Одно из таких окон находится в богатых урановых месторождения региона Окло в Габоне, Центральная Африка, где в 1972 году рабочие по счастливой случайности обнаружили группу «природных ядерных реакторов» — породы, которые спонтанно зажглись и поддерживали ядерные реакции в течение сотен тысяч лет. Результат: «Радиоактивные ископаемые того, как выглядели законы природы» два миллиарда лет назад, говорит Кэролл. (Для сравнения: Земле порядка 4 миллиардов лет, а Вселенной порядка 14 миллиардов).

Характеристики этих ископаемых зависят от особого значения под названием постоянная тонкой структуры, которая сливается с горсткой других констант — скорости света, заряда электрона, электрической постоянной и постоянной Планка — в одно число, примерно 1/137. Физики называют это «безразмерной» постоянной, то есть это просто число: не 1/137 дюйма, секунды или кулонов, а просто 1/137. Это делает ее идеальным местом для поиска изменений связанных с ней постоянных, говорит Стив Ламоро, физик из Йельского университета. «Если бы постоянные изменились таким образом, что изменили бы массу электрона и энергии электростатического взаимодействия, это отразилось бы и на 1/137, независимо от системы измерений».

И все же, интерпретировать эти ископаемые нелегко, и на протяжении многих лет ученые, изучающие Окло, приходили к противоречивым выводам. Исследования, проводимые десятками лет, Окло показали, что постоянная тонкой структуры была абсолютно стабильной. Затем появилось исследование, показывающее, что она стала больше, а потом еще одно, которое утверждало, что она стала меньше. В 2006 году Ламоро (тогда сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории) и его коллеги опубликовали свежий анализ, который был, как они написали, «устойчивым без сдвигов». Однако «зависим от модели» — то есть им пришлось сделать ряд допущений о том, как могла бы измениться постоянная тонкой структуры.

Используя атомные часы, физики могут выискивать самые крошечные изменения в постоянной тонкой структуры, но ограничены современными вариациями, которые происходят в течение года или около того. Ученые из Национального института стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, сравнили время, отсчитываемое атомными часами, работающими на алюминии и ртути, чтобы поставить чрезвычайно жесткие ограничения на каждодневное изменение постоянной тонкой структуры. Хотя они не могут с уверенностью сказать, что постоянная тонкой стр

Твоим друзьям это понравится!