Вселенная управляется одним единственным параметром?

Физики считают, что всю природу можно описать всего лишь одной константой — временем. Эта смелая идея появилась благодаря дискуссии трех ученых, состоявшейся в кафе ЦЕРН в 1992 году. Спустя десятилетия исследователи вновь вернулись к этому вопросу и опубликовали новую работу, утверждая, что возможно вся физика Вселенной сводится к одному измерению — секундам. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Scientific Reports.

Фото из открытых источников

Идея возникла случайно: три физика Майкл Дж. Дэфф, Лев Б. Окун и Габриэле Венециано поняли, что расходятся во мнениях относительно количества фундаментальных физических величин, необходимых для описания природы. Затем последовали публикации, в которых предлагались разные варианты решения проблемы: одни ученые считали, что достаточно трёх базовых единиц измерения (масса, длина и время), другие полагали, что хватит двух (длина и время), третьи же вовсе допускали отсутствие какой бы то ни было постоянной величины вообще.

Недавно Джордж Матцас, ведущий автор нового исследования, предложил новый взгляд на проблему. Вместе с коллегами он попытался выяснить минимальное количество постоянных величин, необходимое для полного понимания физики пространства-времени. Они рассмотрели два типа пространственно-временных моделей: ньютоновскую и релятивистскую.

Оказалось, что даже в классической модели Ньютона, где пространство и время рассматриваются отдельно друг от друга, нужны всего два инструмента измерения — часы и линейки. Однако, как утверждают авторы исследования, в рамках теории относительности Эйнштейна пространство и время настолько тесно связаны, что одна единица способна заменить обе. Это значит, что теоретически можно обойтись исключительно секундами, измеряя всё остальное посредством высокоточных атомных часов.

Для доказательства своей идеи учёные провели мысленный эксперимент канадского физика Билла Унгра. Эксперимент показывает, что длину можно определить, исходя из временных измерений, без привязки к другим физическим величинам вроде скорости света.

Новое исследование предполагает, что физическая природа Вселенной может быть сведена к единственной единице измерения — секунде, определяемой количеством периодов излучения атома цезия-133.

Однако сами авторы признают, что пока мы продолжаем пользоваться такими привычными понятиями, как килограмм или метр, поскольку исторически сформировавшиеся стандарты удобны в повседневной практике, хотя с точки зрения чистой науки они совершенно необязательны.