Вчені встановили, що час може бути єдиним параметром для опису Всесвіту

Фізики припускають, що для опису всього Всесвіту може бути достатньо лише однієї фундаментальної величини — часу. До такого висновку дійшла група дослідників під керівництвом Жоржа Матсаса, яка опублікувала роботу в журналі Nature Sci­en­tif­ic Reports. Це дослідження продовжує дискусію, що розпочалася ще у 1992 році в кафетерії CERN між фізиками Майклом Даффом, Левом Окунем і Габріеле Венезіано, які сперечалися, скільки фундаментальних констант потрібно для повного опису реальності.

Традиційно у фізиці використовують низку постійних, що визначають основні властивості природи: швидкість світла, гравітаційну сталу, постійну Планка, заряд електрона тощо. Усі вони не можуть бути виведені теоретично — лише виміряні експериментально. Водночас згідно з новим дослідженням, виявилося, що всі фізичні спостережувані величини можуть бути виражені через одну одиницю — секунду. Автори дійшли цього, досліджуючи дві моделі простору-часу: класичну ньютонівську (Галілеєву) та релятивістську (простір Мінковського).

У просторі-часі Галілея час і простір розділені, тому для вимірювань потрібні лінійка та годинник. Проте у релятивістському просторі-часі Мінковського, який описує Всесвіт у термінах теорії відносності, ці дві величини настільки взаємопов’язані, що достатньо лише одного параметра — часу. «У релятивістському просторі-часі годинники є достатніми для вимірювання всіх фізичних змінних», — пояснює Матсас. Команда продемонструвала, що навіть довжину можна визначити, використовуючи лише часові вимірювання, без залучення інших фізичних констант, таких як швидкість світла.

В експериментальній моделі, яку свого часу запропонував канадський фізик Білл Анру, довжину можна вирахувати, відстежуючи час руху синхронізованих годинників уздовж певного відрізка. Таким чином, кожен вимір — від довжини до маси — може бути виражений у секундах, одиниці, що нині визначається як 9 192 631 770 періодів випромінювання атома цезію-133.

Попри те, що ідея одного універсального стандарту виглядає привабливою, дослідники визнають, що інші одиниці вимірювання залишаться у вжитку — передусім через зручність. Як зазначає Даніель Ванзелла з Університету Сан-Паулу, історично зручні стандарти, на кшталт кілограма чи метра, спрощують роботу, хоча з фундаментальної точки зору не є обов’язковими.