Фундаментальные константы и пространство-время
Новая теория фундаментальных констант от бразильских исследователей
В статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, бразильские исследователи предлагают новый взгляд на фундаментальные константы. Они утверждают, что количество этих констант зависит от пространства-времени, в котором рассматриваются физические величины. По их мнению, все возможные наблюдения за реальностью можно описать с помощью только одной единицы — секунды.
Цель новой статьи — найти максимально фундаментальное описание физики, понять, какое минимальное количество констант необходимо для измерения всего. 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.
