Физики считают, что для измерения всего достаточно одной константы — секунды
Группа ученых утверждает, что количество фундаментальных констант зависит от типа пространства-времени, в котором формулируются использующие их теории. В релятивистском пространстве-времени весь набор констант можно сократить до определяющей время — секунды.
В 2002 году ученые из ЦЕРН (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям, занимающаяся вопросами фундаментальной физики) поняли, что не имеют общего мнения по вопросу необходимого минимума констант для описания всей наблюдаемой Вселенной. Это оказалось неожиданностью: специалисты высокого уровня изучали одну и ту же реальность на сложных и точных приборах, но при этом не сходились в том, какие величины им действительно нужны.
«Фундаментальные константы» — величины, численные значения которых не зависят от внешних параметров и не меняются со временем. Имея некоторый набор констант, можно рассчитать все остальные величины.
Ученые из ЦЕРН Майкл Дафф, Лев Окунь и Габриель Венециано (Michael Duff, Lev Okun and Gabriele Veneziano) изложили свои мнения в статье, где каждый описал собственную парадигму. Первая требует трех констант: метра, килограмма и секунды. Второй парадигме нужны только секунда и метр, а для третьей количество констант может варьироваться в зависимости от рассматриваемой теории.
Теперь бразильские исследователи утверждают, что количество фундаментальных констант зависит от пространства-времени, в котором рассматриваются физические величины. Они считают, что могут описать все возможные наблюдения за реальностью с помощью только единицы времени, секунды.
В нынешней версии Международной системы единиц (СИ) используются семь основных единиц: метр (длина), секунда (время), килограмм (масса), кельвин (температура), ампер (электрический ток), кандела (световая сила) и моль (число молекул или атомов). Каждая из них определяется через физическую константу.
«Эти единицы основные только с практической точки зрения. Например, если человеку нужно купить лампочку, количество кандел укажет, насколько интенсивным будет ее свет. При этом часть единиц можно определить через другие», — отметил профессор теоретической физики Джордж Матсас (George Matsas).
Цель новой статьи — найти максимально фундаментальное описание физики, понять, какое минимальное количество констант необходимо для измерения всего.
Согласно критериям, использованным Даффом, Окунем и Венециано, количество фундаментальных констант связано с минимальным количеством независимых стандартов, необходимых для выражения всех физических величин. Исследователи проанализировали два типа пространства-времени: галилеево, основу классической механики, и релятивистское — базу для Общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
В галилеевом пространстве-времени все наблюдаемые величины могут быть выражены через единицы времени и пространства, обычно это «секунда» и «метр».
Однако в релятивистском пространстве-времени достаточно только часов, то есть «секунд». В теории относительности пространство и время настолько взаимосвязаны, что для описания всех величин достаточно одной единицы. Высокоточные атомные часы, используемые сегодня, способны удовлетворить все потребности в измерениях.
Определение «секунды» сегодня основано на природной константе — разнице энергии между двумя специфическими уровнями электронного слоя атома цезия-133. Одна секунда (1 с) — время 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями энергии основного состояния атома цезия-133, находящегося в покое при температуре 0 K.
Существует несколько релятивистских пространств-времен, соответствующих различным решениям уравнений Эйнштейна. Самое простое из них — пространство-время Минковского, оно пустое (без частиц или других объектов), однородное (все точки обладают одинаковыми свойствами) и изотропное (все направления в пространстве эквивалентны). Именно на его примере исследователи изложили свой подход. Авторы отметили, что их выводы могут быть обобщены на любое релятивистское пространство-время. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии