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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
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.
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