يبدو أن العالم الذي نراه من حولنا متجذر في القوانين العلمية. نظريات ومعادلات مطلقة وعالمية. مركز هذه الثوابت الفيزيائية الأساسية. سرعة الضوء و كتلة البروتون ، ثابت الجاذبية. لكن هل هذه الثوابت ثابتة حقًا؟ ماذا سيحدث لنظرياتنا إذا تغيرت؟
على الرغم من أن نظرياتنا الفيزيائية تعطينا فهمًا قويًا للكون ، إلا أنها لا تفسر الثوابت الفيزيائية. لا نعرف لماذا تبلغ سرعة الضوء 299.792.458 مترًا في الثانية. هذه هي النتيجة التي نحصل عليها عندما نقيس سرعة الضوء. وينطبق الشيء نفسه على كل ثابت عالمي. هم في صميم العلوم الفيزيائية ، ومع ذلك كل ما يمكننا القيام به هو قياس قيمتها.
يتم تعريف النظام المتري بالثوابت الفيزيائية. الائتمان: إميليو بيسانتي / ويكيميديا
نظرًا لأن هذه الثوابت متجذرة في الخصائص الفيزيائية ، فمن المعتقد عمومًا أنها لا يمكن أن تتغير عبر المكان والزمان. كل إلكترون ، على سبيل المثال ، له نفس الشحنة. يجب أن يكون لديهم نفس الشحنة سواء كانوا هنا على الأرض أو في مجرة تبعد بلايين السنين الضوئية. يجب أن تكون التهمة التي بحوزتهم الآن هي نفس الشحنة التي كانت لديهم في فجر التاريخ.
في حين أن هذا أمر منطقي ، إلا أنه ليس صحيحًا بالضرورة. لقد ثبت خطأ الكثير من افتراضاتنا 'الواضحة' ، من فكرة أن الأرض هي مركز الكون إلى فكرة أن الفضاء إقليدي. لذلك كانت هناك العديد من التجارب العلمية التي تحاول إثبات صحة هذا الافتراض.
معظم هذه التجارب فلكية. نظرًا لأن الضوء يستغرق وقتًا للسفر ، فعندما ننظر بعمق في الكون ، فإننا أيضًا ننظر بعمق إلى الماضي. مجرة على بعد مليار سنة ضوئية تبدو لنا كما كانت قبل مليار سنة. لذلك إذا كانت الثوابت الفيزيائية هي نفسها في المجرات البعيدة كما هي هنا ، فهذا يعني أنها ثابتة ليس فقط في الفضاء ولكن أيضًا في الزمان. وهذا ما أظهرت معظم التجارب. لكن دراسة حديثة تشير إلى أن بعضًا منها على الأقل قد لا يكون كذلك.
قياس الأطياف على مسافات مختلفة. الائتمان: ESO
نظرت هذه الدراسة الأخيرة في ما يعرف باسم ثابت البنية الدقيقة ، ألفا. هذا الثابت هو نسبة شحنة الإلكترون مع سرعة الضوء وثابت بلانك في نظرية الكم. يُعرف بالثابت اللامحدود لأن الوحدات تلغي ، لذلك لها نفس القيمة بغض النظر عن وحدات القياس التي تستخدمها. كما أنه أساسي لمستويات الطاقة في الذرة. إذا كانت لها قيمة مختلفة ، فإن أطياف خط الذرات والجزيئات ستتغير بطريقة قابلة للقياس.
نظر الفريق إلى الضوء من كوازار معروف باسم J1120 + 0641. غادر الضوء الكوازار عندما كان عمر الكون 800 مليون سنة فقط ، ومر عبر عدة غيوم غازية بين النجوم قبل أن يصل إلينا. قاموا بقياس أطياف خط الضوء أثناء مروره عبر أربع مناطق على مسافات مختلفة ، ولم يجدوا أي دليل على حدوث تغيير في ألفا ، مما يعني أنه لا يبدو أنه يتغير بمرور الوقت. لكن قيمة ألفا التي حصلوا عليها تختلف قليلاً عن القيمة التي تم العثور عليها من دراسات مماثلة. قد يشير هذا إلى أن ثابت البنية الدقيقة يمكن أن يكون له قيمة مختلفة اعتمادًا على مكان وجودك في الفضاء.
وقد أدى ذلك ببعض المقالات الإخبارية الشهيرة إلى إعلان أن الثوابت الفيزيائية تتغير بعد كل شيء ، لكن هذا الاستنتاج غير مبرر. بادئ ذي بدء ، فإن الانحراف الذي وجده الفريق صغير جدًا ، وأقل بكثير من المستوى الذي يعتبر حاسمًا. نظر الفريق أيضًا إلى الضوء من كوازار واحد فقط. هذا مفهوم نظرًا لأن هذا النوع من الدراسة قد يكون صعبًا ، لكنه يعني أنه لا يوجد مكان قريب من البيانات الكافية لاستخلاص استنتاجات جذرية. هذه دراسة واحدة من عدة دراسات ، وقد أيد البعض الآخر فكرة أن الثوابت الفيزيائية لا تتغير.
يبقى أفضل دليل على جانب الثوابت الفيزيائية غير المتغيرة.
صالمرجع:ويلكزينسكا ، مايكل ر ، وآخرون. ' أربعة قياسات مباشرة لثابت الهيكل الدقيق منذ 13 مليار سنة . 'تقدم العلم6.17 (2020): eaay9672.