Константа тонкой структуры меняет картину Вселенной

Физики давно спорят, не изменяется ли постоянная тонкой структуры альфа. От этого вопроса зависит вся наша картина Вселенной. Профессор Джон Уэбб пришел к выводу, что самом деле альфа является переменной.

Современная модель Вселенной и ее физические законы основаны на фундаментальных физических постоянных. Проще говоря, считается, что скорость света в вакууме, взаимодействие частиц и полей, одинаковы в любой точке Вселенной.

Все окружающее нас вещество состоит из элементарных частиц, которые взаимодействуют между собой с помощью электромагнитного поля, гравитации, сильного взаимодействия, связывающего внутреннюю структуру атомов и слабого взаимодействия, расталкивающего их. Вместе эти четыре вида взаимодействия составляют полный набор механизмов, с помощью которых формы вещества взаимодействуют между собой. Для каждого из четырех есть своя постоянная, константа, которая определяет "поведение" вещества и не допускает "фокусов" с законами природы, вроде термоядерного синтеза внутри пирога с капустой или зависания подброшенного в воздух мяча.

В 1916 г. немецкий физик Арнольд Зоммерфельд (Arnold Sommerfeld) вывел фундаментальную физическую постоянную, характеризующую силу самого мощного - электромагнитного - взаимодействия и назвал ее постоянной тонкой структуры или просто - α (альфа).

Рисунок иллюстрирует, как наблюдаемые спектры квазаров расходятся с предполагаемыми.

Однако физики спорят, является ли она постоянной. И если не является, то возникает вопрос: а могла ли тогда возникнуть и развиваться Вселенная? Один из доводов гласит, что при изменении этой постоянной, например на 4%, образование углерода внутри звезд было бы невозможным, при более существенном изменении процессы термоядерного синтеза внутри звезд прекращаются. В общем, Вселенная перестает существовать в привычном для нас виде.

И вот на сцену горячих дискуссий вышел австралийский физик профессор Джон Уэбб (John Webb). С помощью американского телескопа Very Large Telescope, расположенного в Чили, он продолжил свой десятилетний труд по изучению света далеких звезд. Профессор столкнулся с расхождением предполагаемых и наблюдаемых спектров и пришел к выводу, что постоянная тонкой структуры на самом деле переменная и постоянно уменьшается. Его наблюдения подтвердили и другие астрономы.

Джон Уэбб объясняет, что Вселенная удивительным образом имеет разное значение альфы по виртуальной оси. В одну сторону альфа увеличивается, в другую - уменьшается, а перпендикулярно остается неизменной. Отклонение на расстоянии по 9 млрд световых лет в каждую сторону оси вроде бы невелико – одна стотысячная, однако значение современное значение константы довольно точно и равно 1/137036.

Сказать что это открытие сенсация, значит преуменьшить его значение. Это коренной пересмотр всей космологии, включая теорию относительности Эйнштейна. Теперь нельзя утверждать, что Вселенная однородна и результат эксперимента на Земле будет таким же, как и в других ее частях. Даже если изменения константы на протяжении 10 млрд лет малы, это все равно говорит, что наши теории и представления об окружающем мире неверны.

Но еще более масштабным и даже пугающим является предположение, что человечество возникло именно в тот момент, в который возможно его существование, и нам отведен лишь маленький отрезок времени и крохотная часть Вселенной, которая на самом деле намного большее и выглядит совсем по-другому.

Это звучит как ирония, но мы совсем недавно перестали считать, что Солнце вертится вокруг Земли. Теперь есть основания считать, что Земля может не находится в какой-то особенной "центральной" (откуда все видно) части Вселенной – ведь константа меняется непрерывно, и ее значение по оси Вселенной может быть гораздо большим или меньшим. Это уже серьезно меняет физику и поведение материи, т.е. всю картину определенного участка мироздания. Возможно, мы видим не всю картину Вселенной, а лишь наш крохотный "уголок", и понимание этого совершит в нашем сознании больший переворот, чем открытие Коперника.