Stałe... niestałe!

Może i po tym tekście będę określony jakimś dziwnym słowem w stylu „kopiowacza”, cz innym, równie głupim. Może mnie wywalą z ekipy, a ów tekst usuną. Nie wiem.
Jedno jest jednak pewne w stu procentach: nie mam serca pisać raz jeszcze, w podobnych słowach, o tym, o czym już ktoś napisał i to dostatecznie dobrze. Zatem, dla odmiany, będzie artykuł stanowiący jeden, wielki cytat. Ale do tego przejdziemy po moim wstępie, rzecz jasna...
Zastanawialiście się kiedyś, co by było, gdybyśmy przyjęli, że stałe fizyczne, które znamy obecnie (stała grawitacyjna, stała Plancka itd.), wcale AŻ tak stałymi nie były? Nasze pojmowanie świata musiałoby ulec znacznej zmianie. Najdziwniejsze jest to, że przekonaliśmy się, iż wcale stałe nie są, a dalej wierzymy w błędne obliczenia. Dziwne, prawda?

Oto zatem obiecany wieeeeeelgaśny cytat, stanowiący jednocześnie treść właściwą artykułu:

„Loko jest dziwnie podobne do Oklo w południowo-wschodnim Gabonie, gdzie znajdują się bogate złoża uranu. W latach siedemdziesiątych francuscy naukowcy odkryli dowody, że część tego uranu albo podlegała bardzo intensywnym reakcjom jądrowym, albo jest o wiele, wiele starsza niż reszta planety.

Oczywiście, mógłby to być arecheologiczny relikt jakiejś starożytnej cywilizacji, którą rozwój techniczny doprowadził już do energii jądrowej. Mniej ciekawe, choć bardziej wiarygodne tłumaczenie sugeruje, że Oklo to „naturalny reaktor jądrowy”. Z jakichś przypadkowych powodów ten konkretny pokład uranu okazał się bogatszy niż zwykle w uran 235 i spontaniczna reakcja łańcuchowa trwała tam przez setki tysięcy lat. Natura mocno wyprzedziła Naukę, i to nie posiadając kortów ani nawet nie znając squasha.

Chyba że - ma się rozumieć - to rzeczywiście archeologiczny relikt jakieś starożytnej cywilizacji.

Aż do roku 1998 naturalny reaktor w Oklo był także najlepszym znanym dowodem na to, że jedno z największych pytań „a gdyby?” w nauce ma całkiem nieciekawą odpowiedź. To pytanie brzmi: „A gdyby naturalne stałe nie były stałe?”.

Nasze teorie naukowe wspierają się rozmaitymi liczbami, stałymi fundamentalnymi. Wśród nich można wymienić prędkość światła, stałą Plancka (kluczową dla mechaniki kwantowej), stałą grawitacyjną (kluczową dla teorii grawitacji), ładunek elektro nu i tak dalej. Wszystkie uznane teorie zakładają, że liczby te zawsze były takie same od pierwszej chwili istnienia wszechświata. Nasze obliczenia dotyczące tego wczesnego wszechświata opierają się na ich stałości. Gdyby kiedyś były inne, to nie wiemy, jakie wartości wstawić do rachunków. Przypominałoby to próbę wyliczenia należnego podatku, kiedy nikt nie chce nam podać stawek. Od czasu do czasu ekscentryczni naukowcy wysuwają niezwykłe teorie „a gdyby?”, w których rozważają możliwość, że jedna lub więcej fundamentalnych stałych nie jest stała. Fizyk Lee Smolin stworzył nawet teorię ewoluujących wszechświatów, z których pączkują wszechświaty niemowlęce z innymi stałymi fundamentalnymi. Według tej teorii, nasz własny wszechświat jest wyjątkowo dobrze przystosowany do wydawania takiego potomstwa, a także wyjątkowo dobrze się nadaje do rozwoju życia. Zbieżność tych dwóch cech, jak twierdzi Smolin, nie jest przypadkowa (magowie z NU ze zrozumieniem przyjęliby takie koncepcje - wiadomo bowiem, że dostatecznie zaawansowana fizyka jest nieodróżnialna od magii).

Oklo przekonuje nas, że fundamentalne stałe nie zmieniły się przez ostatnie dwa miliardy lat - około połowy wieku Ziemi i dziesięciu procent wieku wszechświata. Kluczowa dla tej argumentacji jest pewna kombinacja stałych fundamentalnych, znana jako stała struktury subtelnej. Jej wartość jest bardzo bliska 1z137 (i wiele atramentu przelano, by wyjaśnić tę liczbę całkowitą 137; zanim dokładniejsze pomiary zmieniły jej wartość na 137,036). Zaletą stałej struktury subtelnej jest to, że jej wartość nie zależy od jednostek miary - w przeciwieństwie na przykład do prędkości światła, która daje inną liczbę, jeśli wyrazimy ją w milach na sekundę, a inną, jeśli w kilometrach na sekundę. Rosyjski fizyk Aleksander Szliachter przeanalizował różne substancje chemiczne w „radioaktywnych odpadach” reaktora w Oklo i wyliczył, jaka musiała być wartość stałej struktury subtelnej dwa miliardy lat temu, kiedy reaktor działał. Otrzymał wynik taki sam jak dzisiaj, z dokładnością do kilku dziesięciomilionowych.

Jednak pod koniec 1998 roku zespól astronomów pod kierownictwem Johna Webba przeprowadził bardzo precyzyjne badania światła emitowanego przez bardzo odległe, ale bardzo jasne obiekty zwane kwazarami. Odkryli subtelne zmiany w pewnych właściwościach tego światła, zwanych liniami widma i związanych z wibracjami rozmaitych typów atomów. W rezultacie stwierdzili, jak się wydaje, że wiele miliardów lat temu - o wiele dawniej niż reaktor w Oklo - atomy nie wibrowały dokładnie w tym samym tempie co dzisiaj. W bardzo starych chmurach gazowych z początków wszechświata wartość stałej struktury subtelnej różni się od współczesnej o jedną pięćdziesięciotysięczną. A to ogromna różnica jak na warunki tej dziedziny fizyki. O ile można to stwierdzić, rezultat ten nie jest skutkiem błędu doświadczenia. Teoria zaproponowana w 1994 roku przez Thibaulta Damoura i Aleksandra Poliakowa wskazuje wprawdzie na możliwe zmiany stałej struktury subtelnej, lecz wielkości jednej dziecięciotysięcznej tych, jakie odkrył zespół Webba. Wszystko to tworzy ciekawą zagadkę i większość teoretyków rozsądnie woli wstrzymywać się od zakładów i czekać na dalsze wyniki. Odkrycie zespołu Webba może oznaczać, że wkrótce wszyscy będziemy musieli uznać, iż prawa fizyki były odrobinę inne w najdalszych rubieżach czasu i przestrzeni. Może nie żółwiokształtne, ale... inne.”

Terry Pratchett, „Nauka Świata Dysku” rozdział II. Zachęcam do przeczytania całego dorobku pisarza! :)

IdraSultra@wp.pl - czekam na propozycje artykułów!