Непостоянство "постоянных" величин

25 декабря 2007 в 14:33, просмотров: 486

Современная физика основана на постоянных величинах – константах, которые широко используются в научных исследованиях.  В конце прошлого века астрофизики получили данные, говорящие о том, что константы, которые по определению должны быть постоянными, со временем меняются. Эти наблюдения не могли остаться незамеченными, однако, несмотря на многочисленные исследования, вопрос о постоянстве или вариациях констант по-прежнему открыт.

История этой проблемы восходит к 1937 году, когда Поль-Адриен-Морис Дирак сформулировал свою гипотезу больших чисел. Он задался вопросом – если Вселенная увеличивается в размерах, то почему фундаментальные константы, вычисленные человечеством, должны оставаться постоянными. Его гипотеза заключалась в том, что все фундаментальные константы, например, гравитационная константа Ньютона, должны меняться обратнопропорционально космологическому времени. Однако вскоре появился ряд работ, опровергавших это положение. Оппоненты Дирака утверждали, что такой зависимости не существует.

Начиная с конца 80-х годов XX века появились новые теоретические данные, которые косвенно подтверждали возможность изменения фундаментальных констант, например, теория суперструн и многомерные гипотезы. Были опубликованы некоторые работы, которые связывали изменение фундаментальных констант с темной энергией.

Попытки измерения изменений постоянных величин проводились неоднократно, стимулом к возрастанию интереса к вариациям фундаментальных констант стали работы Джона Вебба с коллегами. Вебб заявил, что так называемая "постоянная тонкая структура" – безразмерное число, которое определяет силу взаимодействия между заряженными частицами и электромагнитными полями и отвечает за взаимодействие света с веществом, в далеком прошлом была меньше. Дальнейшие его исследования повысили значимость этих данных. В то же время другие исследователи не подтвердили результаты своего коллеги.

Данные, получаемые астрофизиками, спорны, поэтому сегодня сохраняется некая интрига по поводу постоянства фундаментальных констант.

На проходящей в эти дни седьмой научной конференции "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра – 2007", организованной Институтом космических исследований РАН, проблема вариации фундаментальных констант также затрагивалась. Российские ученые принимают активное участие в исследовании этой проблемы. Сравнивая результаты лабораторных исследований и наблюдения за квазарами, с помощью четырех VLT (Very Large Telescope) телескопов группа российских ученых под руководством Александра Иванчика обнаружила вариации в величине ? (отношение массы протона к массе электрона, одна из констант), однако ученые пока не торопятся с выводами.

Основной вопрос, стоящий перед ними – действительно ли эти изменения существуют или имеются какие-то другие систематические эффекты, которые могут привести к появлению ошибочного вывода.

"Проблема на сегодняшний день заключается в том, что мы знаем, как отличить систематические эффекты. Пока что реальная дисперсия точек, которую мы получили, не говорит о том, что у нас имеется какой-то посторонний систематический эффект, однако сказать достоверно, что этого эффекта нет, мы пока что не можем. Уровень значимости не позволяет утверждать наличие вариаций", – отметил в своем докладе Александр Иванчик.

Тем не менее, ученые с оптимизмом глядят в будущее, они уверены, что вплотную подобрались к значимому уровню чувствительности, увеличение которой в два раза позволит отличить систематику от реального эффекта. Возможно, решение вопроса о непостоянстве "постоянных" величин уже не за горами.

Квазары (англ. quasar – сокращение от QUAsi stellAR radio source – "похожий на звезду радиоисточник") – внегалактические объекты, отличающиеся очень высокой светимостью и настолько малым угловым размером, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от "точечных источников" – звезд.




Партнеры