Постоянны ли постоянные?

Со школьной скамьи всем известно, что физические постоянные - константы - неизменны и одинаковы во всех, даже самых удаленных уголках Вселенной. К таким незыблемым величинам современной науки всегда относилась и скорость света в вакууме. Это тот предел скорости, быстрее которого никто и ничто не может двигаться, и о преодолении которого мечтает не одно поколение фантастов. Именно этому "столпу" мироздания, похоже, приходит конец.

Международная группа астрофизиков, возглавляемая Джоном Уэббом из Университета австралийского штата Новый Южный Уэльс, определили, что, по крайней мере, за последние 12 миллиардов лет скорость света в вакууме неуклонно падала. Об этом говорят результаты двухлетних наблюдений за сверхдалекими квазарами, которые группа опубликует 27 августа в престижном журнале Physical Review Letters.

Несмотря на то, что константы являются общепринятой основой физики, с 30-х годов прошлого века регулярно раздавались голоса сомнения в их постоянстве. Сомневающиеся допускали, что такие константы, как скорость света или заряд электрона, могли меняться во времени при неизменности уравнений, в которые они входят. Модная сегодня теория струнной структуры Вселенной, о которой мы уже писали, включает в себя положение о таком изменении.

Для проверки постоянства констант группа Уэбба анализировала спектры света от 17 сверхдалеких квазаров (около 12 миллиардов световых лет), проходящего на своем пути сквозь газовые облака. Ученых интересовала величина так называемой постоянной тонкой структуры, характеризующей величину электромагнитного взаимодействия. Эта постоянная, равная 1/137, привлекательна для ученых, во-первых, своей безразмерностью и, во-вторых, тем, что не зависит от системы отсчета. Ученые исследовали с помощью одного из самых мощных оптических телескопов - 10-метрового телескопа Обсерватории на потухшем вулкане Мауна Кеа на Гавайях - линии спектров указанных квазаров, которые могут рассказать не только о химическом составе облаков, пропустивших сквозь себя далекий свет, но и о характеристиках самого света. В частности, о величине постоянной тонкой структуры в веществе, образовавщем квазары.

Первые результаты были опубликованы в 1999 году и вызвали холодный прием ученого сообщества. С тех пор астрофизики существенно увеличили точность измерений и количество химических элементов, формирующих изучаемые спектральные линии. Теперь исследователи с уверенностью утверждают, что постоянная тонкой структуры увеличивалась со временем. А значит, падала скорость света или же рос заряд электрона. А именно они определяют эту константу. Так как второе маловероятно и вызвало бы переполох во Вселенной (хотя, по некоторым данным, заряд электрона не является неделимым), то остается принять изменение скорости света.

Все это ставит под сомнение многие положения общепринятых теорий космологии и физики микромира. Ведь они построены на неизменности констант. В то же время, результаты группы Уэбба "льют воду на мельницу" сторонников теории струн, пытающихся объединить все известные взаимодействия. Стандартные модели микро и макромира не допускают более четырех измерений. А теории струн и суперсимметрии предполагают, что Вселенная 10-мерная или даже 26-мерная. Физик Пол Стейнхардт из Принстонского университета говорит, что "любое изменение в мелких измерениях Вселенной (которыми мы пренебрегаем в повседневной жизни) может менять и такие величины, как постоянная тонкой структуры".

Изменения этой постоянной, зафиксированные группой Уэбба, равны одной миллионной ее доли. Между тем, ее изменение на более существенную величину привело бы к необратимым для нас последствиям: жизнь во Вселенной просто не возникла бы, так как атомы углерода - основа земной жизни - стали бы нестабильными.

Несмотря на то, что ученые, проверившие представленную в журнал статью с результатами исследования, не смогли обнаружить никаких ошибок, большинство астрономов и физиков скептически восприняли их. Старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. Штейнберга Владимир Сурдин сказал в интервью Вестям.ру, что пока что "ни один прямой эксперимент пока не дал хорошего ограничения на скорость изменения констант. Гораздо лучше эту скорость ограничивают астрономические наблюдения, поскольку мы видим объекты, удаленные на несколько миллиардов световых лет, а косвенно можем заглядывать еще дальше". Шелдон Глашоу, лауреат Нобелевской премии из Бостонского университета, оценил важность этого потенциального открытия как "10 по десятибалной шкале". В то же время, он считает, что "есть большая вероятность существования более приземленного объяснения результатов". А Массимо Стиавелли из балтиморского Института космических телескопов резонно отмечает, что "выдающиеся результаты требуют выдающейся проверки".

перейти к началу страницы