А вы когда-нибудь задумывались, сколько «кирпичиков» нужно для описания всего мироздания? Нет, речь не о каких-нибудь элементарных частицах, а о фундаментальных константах — тех самых базовых стандартах, с помощью которых мы измеряем все на свете. Оказывается, среди ученых до сих пор кипят нешуточные споры о том, сколько же их нужно. И вот, группа бразильских исследователей предложила, как ни странно, радикальное решение: всего одна! И эта константа — секунда.
Как это часто бывает, серьезные научные дебаты начинаются с непринужденных бесед. Представьте себе: лето, терраса кафетерия ЦЕРНа, три светила теоретической физики — Майкл Дафф, Лев Окунь и Габриэле Венециано — спорят о количестве фундаментальных констант. Дело было в далеком 1992 году. Окунь был непреклонен: три единицы — метр, килограмм и секунда — необходимы и достаточны для измерения всего. Венециано считал, что можно обойтись и двумя — временем и длиной. А Дафф, как истинный теоретик, уклонялся от однозначного ответа, утверждая, что все зависит от конкретной теории. Этот спор стал зерном, из которого проросло новое исследование.
Спустя годы, бразильские физики, вдохновленные этим спором, решили копнуть глубже. Они задались вопросом: а не зависит ли количество констант от типа пространства-времени? И вот что выяснилось: в галилеевом пространстве-времени, на котором основывается классическая механика Ньютона, действительно нужны и линейка, и часы — то есть, единицы длины и времени. Но как насчет релятивистского пространства-времени, где действуют законы Эйнштейна? Оказывается, там все иначе.
Позвольте объяснить. В релятивистской картине мира, пространство и время неразрывно связаны. И в этом союзе секунда — единица времени — становится универсальной мерой. Зачем нам что-то еще, если время пронизывает все?
Как такое возможно, спросите вы? Разве можно измерить массу или температуру, используя только секунды? На первый взгляд, кажется нереальным. Но давайте взглянем на это с другой стороны. Масса — это, по сути, мера того, как тело реагирует на ускорение. А ускорение — это изменение скорости со временем, верно? Постепенно мы приходим к тому, что все физические величины могут быть выражены через взаимодействия, связанные со временем.
А что же с массой, спросите вы? Вспомним, что исторически килограмм был определен как масса литра воды при определенных условиях. Это, конечно, удобно, но не фундаментально. В то время как секунда — это некая «абсолютная» мера, привязанная к атомным процессам, а именно к колебаниям атома цезия-133.
И вот тут в игру вступают «честные часы». Это, по сути, любой прибор, способный точно отсчитывать 9 192 631 770 колебаний излучения атома цезия. Именно это количество колебаний — это секунда. Как ни парадоксально, именно секунда, опирающаяся на атомный процесс, позволяет нам делать «абсолютные» измерения, которые не зависят от нашего произвола.
Но погодите, а почему именно цезий? И вот тут исследователи говорят о «социальном» аспекте. Выбор конкретной константы для определения секунды — это историческое и социальное соглашение. В принципе, можно было бы использовать и другую константу, связанную с каким-либо другим фундаментальным процессом.
Так что же, бразильские физики предлагают революцию в физике? Возможно, не совсем. Скорее, они предлагают по-новому взглянуть на наши базовые принципы. Идея о том, что все можно свести к одной фундаментальной константе, действительно элегантна. И, честно говоря, завораживает.
Безусловно, это не означает, что все другие единицы измерения должны быть отброшены. Напротив, они по-прежнему необходимы для практических целей. Но теперь у нас есть еще один угол зрения — взгляд, в котором все сходится к одному: секунде, пульсирующей в самом сердце всего сущего. А вы знали? Похоже, время — действительно, всё.
