لماذا توجد الأرقام التي تشكل عالمنا على الإطلاق؟

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

هناك مجموعة من الأرقام الخاصة للغاية ، والمعروفة باسم الثوابت الأساسية للطبيعة ، والتي لا يمكن تفسيرها. من أين أتوا؟ معرفة ما إذا كانت ، في الواقع ، ثابت هو مفتاح فتح هذا اللغز الدائم.

الفيزياء هي وصف رياضي للطبيعة. نستخدم النماذج والمعادلات والصيغ لوصف كيفية عمل الأنظمة والتنبؤ بكيفية تصرفها في المستقبل. لقد أثبت هذا النهج نجاحًا كبيرًا ، وشرح كل شيء من سلوك الجزيئات دون الذري إلى تطور الكون بأكمله.

ولكن هناك جوانب من هذه المعادلات تتحدى التفسير. في أي وقت نحاول فيه أخذ نموذج افتراضي وتوصيله بالعالم الحقيقي ، يتعين علينا تقديم أرقام خاصة. هذه الأرقام تلتقط بعض جوانب الطبيعة التي تُركت خارج معادلاتنا. على سبيل المثال ، إذا كنت أرغب في التنبؤ بحركة كرة مقدمة ، فيجب أن أعرف مدى قوة الجاذبية. ولكن لا توجد نظرية تفسر لماذا الجاذبية لديها القوة التي تقوم بها. يمكننا فقط قياس هذه القيمة بشكل مستقل وإدخالها في المعادلات.

على مر العقود ، قام الفيزيائيون بتجميع قوائم مختلفة من أهم الثوابت الأساسية. بشكل عام ، هناك أكثر من عشرين منهم. يصفون أشياء مثل نقاط القوة في القوى الأربع للطبيعة ، وجماهير الجسيمات الأساسية ، وجوانب الزمان الزمني ، مثل سرعة الضوء.

ليس لدينا أي فكرة من أين تأتي هذه الأرقام ولماذا لديهم القيم التي يفعلونها. طريقة واحدة لدراستهم هي معرفة ما إذا كانت ثابتة بالفعل. إذا تحول أي من هذه الأرقام إما في الوقت أو طوال الفضاء ، فسيكون ذلك فكرة رئيسية. تخبرنا الاختلافات في الثوابت أنها ليست أساسية حقًا وبدلاً من ذلك انعكاس لجهلنا لنظرية فيزياء أعمق.

على سبيل المثال ، إذا لم أكن أعرف شيئًا عن كيفية عمل الجاذبية ، فلا يزال بإمكاني قياس تسارع الأشياء عند بالقرب من الأرض. يمكنني تعيين ثابت “أساسي” لهذا الرقم وقياسه ليكون 9.8 متر في الثانية. لا يزال بإمكاني التنبؤ بمسارات الكرات القذف على ما يرام مع هذا الرقم في متناول اليد.

لكن الملاحظات الدقيقة ستكشف أن هذا التسارع ليس ثابتًا حقًا. يمكن أن يتغير اعتمادًا على الارتفاع أو حتى الموقع على الأرض. هذا من شأنه أن يخبرني أن هناك شيئًا أعمق – في هذه الحالة ، أن هناك قوة شاملة للجاذبية.

حاول الفيزيائيون وعلماء الفلك مجموعة متنوعة من التجارب لإيجاد اختلافات في الثوابت. في النهاية ، يتطلب ذلك كمية هائلة من البيانات للبحث عن تحولات صغيرة بشكل لا يصدق. يمكن للعلماء إنجاز هذا إما عن طريق فحص نظام لفترات طويلة جدًا أو النظر في عمق الكون. في كلتا الحالتين ، يمكننا اختبار لمعرفة ما إذا كان بعض الثابت أو آخر قد تغير مع مرور الوقت.

على سبيل المثال ، استخدم علماء الفلك قياسات الكوازارات البعيدة ، والتي هي مصادر مشرقة بشكل لا يصدق لانبعاثات الراديو من الكون المبكر. لقد درسوا أيضًا خلفية الميكروويف الكونية ، وهو الإشعاع المنبعث عندما يبرد الكون من ولاية البلازما الساخنة منذ مليارات السنين.

إذا كانت الثوابت مثل سرعة الضوء ، فإن قوة الجاذبية ، أو حتى كتلة الإلكترون كانت مختلفة عن طريق العودة إلى الوراء عندما ، فيجب أن نكون قادرين على رؤية تحول دقيق في ظهور تلك الأشياء الفلكية. وبعبارة أخرى ، يجب أن تبدو مختلفة عن كونهم في عالم حيث تكون الثوابت ثابتة بالفعل.

أقرب إلى المنزل ، يدرس الفيزيائيون اهتزازات الذرات ، مثل تلك المستخدمة في الساعات الذرية ، للبحث عن انحرافات عن الثبات الخالص. بغض النظر عن ما ، لم نلاحظ أي تلميحات لأي شيء آخر غير التوحيد الخالص. وهذه هي قياسات دقيقة بشكل لا يصدق. بالنسبة للعديد من الثوابت ، قمنا بتعليق ثباتهم وصولاً إلى أكثر من تغيير واحد في المليون في السنة.

القصص ذات الصلة:

– كيف نعرف أن الثوابت الأساسية ثابتة؟ نحن لا.

– ما هو ثابت الجاذبية؟

– مشاكل الفيزياء الحديثة

لا يمكننا أبدًا إثبات أن الثوابت ثابتة حقًا. ذلك لأن هناك دائمًا بعض عدم اليقين في قياساتنا ، لذلك سيكون هناك دائمًا مجال لبعض الاختلافات الممكنة ، حتى لو كان صغيرًا بشكل لا يصدق.

ولكن في الوقت الحالي ، يبدو أن الثوابت الأساسية للطبيعة ثابتة ، ولا نعرف لماذا لديهم القيم التي يفعلونها. نحن نعتقد اعتقادا راسخا أن قصة الاكتشاف في الفيزياء لم تنته بعد وأن هناك الكثير للكشف في أسرار الكون. ولكن في الوقت الحالي ، علينا أن نعيش مع الثوابت الأساسية لأنها تبدو: أرقام خام تتحدى التفسير.