Naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii opublikowali nowe badania, które mogą podważyć dotychczasowe zrozumienie praw fizyki. Ich odkrycia sugerują, że wartości stałych fizycznych, takich jak alfa, mogą różnić się w różnych częściach wszechświata, co stałoby w sprzeczności z zasadą równoważności Einsteina. Analizując dane z teleskopów, badacze zauważyli, że zmienność tych stałych może być uporządkowana w przestrzeni, co stawia pod znakiem zapytania uniwersalność praw rządzących naturą. Te kontrowersyjne wyniki wzbudzają debatę wśród naukowców, którzy apelują o dalsze badania w tej dziedzinie.

Naukowcy znaleźli nowy dowód popierający pogląd, że żyjemy w takiej części wszechświata, która jest "ustawiona" dla potrzeb naszego istnienia. Kontrowersyjne odkrycie wzięło się z obserwacji, która wykazała, że stałe wartości w naturze wydają się być różne w różnych częściach kosmosu.

Jeśli ta teoria jest poprawna, stoi ona w sprzeczności z einsteinowską zasadą równoważności, która mówi, że prawa fizyki są wszędzie takie same. "To odkrycie było dla wszystkich prawdziwym zaskoczeniem", mówi John Webb z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney w Australii. Webb jest głównym autorem nowego artykułu, który został wysłany do redakcji periodyku Physical Review Letters.

Jeszcze bardziej zaskakujący jest fakt, że zmiana stałych wydaje się posiadać orientację tworzącą "preferowany kierunek" lub oś na przestrzeni całego kosmosu. Idea ta została odrzucona ponad sto lat temu wraz z powstaniem szczególnej teorii względności Einsteina.

Części przestrzeni kosmicznej

Punktem centralnym nowego badania jest ostateczna struktura stałych, znana również jako alfa. Liczba ta określa siłę interakcji zachodzących pomiędzy światłem a materią.

Dziesięć lat temu Webb wykorzystał obserwacje z teleskopu Kecka na Hawajach w celu zbadania światła docierającego z odległych galaktyk, zwanych kwazarami. Dane sugerowały, że gdy światło kwazarowe zostało wyemitowane 12 miliardów lat temu, wartość alfy była niewiele mniejsza od tej, jaką dziś otrzymuje się w laboratoriach na Ziemi.

Obecnie kolega Webba z uniwersytetu, Julian King, przeanalizował dane z Bardzo Dużego Teleskopu (Very Large Telescope) w Chile, który obserwuje inny region nieba. Dane z VLT sugerują, że wartość alfy ww innych częściach wszechświata jest bardzo nieznacznie większa, niż na Ziemi.

W obu przypadkach różnica wynowi około jednej milionowej wartości alfy, jaka panuje w naszej części kosmosu, co sugeruje, że to alfa zmienia się częściej, nie czas. "Po cichu mieliśmy nadzieję, że po prostu znajdziemy to samo, co wykrył teleskop Kecka. To było wielkie zaskoczenie", mówi King.

Zapora magnetyczna

Co więcej, wykonana przez zespół badawczy analiza około 300 pomiarów alfy w świetle pochodzącym z różnych punktów nieba sugeruje, że zmienność ta nie jest przypadkowa, ale ustrukturyzowana, tak jak zapora magnetyczna. Wszechświat wydaje się posiadać dużą alfę po jednej stronie i mniejszą po drugiej.

To "dipolowe" ustawienie niemalże odpowiada strumieniowy galaktyk tajemniczo przemieszczających się po skraju wszechświata. Nie pokrywa się ono jednak z innym niewyjaśnionym dipolem, nazywanym "osią zła" (axis of evil), występującym w poświacie po Wielkim Wybuchu.

Ziemia znajduje się gdzieś pośrodku między skrajnościami alfy. Gdyby teoria była poprawna, wynik wyjaśniałby, dlaczego alfa wydaje się posiadać dokładnie ustawioną wartość, która pozwala pierwiastkom chemicznym - a przez to również i życiu - w ogóle występować. Przykładowo, wzrost alfy o 4% spowodowałby, że gwiazdy nie byłyby w stanie wytwarzać węgla, uniemożliwiając przez to działanie naszej biochemii.

Nadzwyczajne twierdzenie

Nawet jeśli wynik badania zostanie zatwierdzony do publikacji, trudno będzie przekonać innych naukowców, że prawa fizyki będą musiały zostać napisane od nowa. Według Lennoxa Cowiego, pracującego w Instytucie Astronomicznym na Hawajach, zmienność przestrzenna ustalonej struktury stałych mogłaby być "rzeczywiście przekształcalna". Dodaje on jednak, że nadzwyczajne stwierdzenia wymagają nadzwyczajnego dowodu, "który jest daleko od tego, co mamy teraz". Cowie twierdzi, że znaczenie statystyczne nowych obserwacji jest zbyt małe, by udowodnić, że alfa ulega zmianom.

Craig Hogan, przewodniczący Centrum Astrofizyki Cząsteczkowej Laboratorium Fermiego w Batavia w Illinois (USA), zgadza się co do tego, że jest to "duże zadanie". Podobnie jednak jak Cowie, Hogan przypuszcza, że cała analiza zawiera jakiś słaby punkt. "Wydaje mi się, że wynik nie jest prawdziwy", mówi Hogan.

Inny z autorów artykułu, Michael Murphy z Uniwersytetu w Swinburne w Australii, rozumie tą uwagę. Mówi jednak, że dowód na zmienność stałych jest właśnie gromadzony. "My tylko donieśliśmy o tym, co znaleźliśmy, nikomu zaś nie udało się wyjaśnić tych rezultatów w ciągu dziesięciu lat prób", powiedział Murphy magazynowi New Scientist. "Fundamentalne elementy stałe, które są stałymi, stanowią tylko przypuszczenie. Naszym zadaniem jest badać fizykę, a nie snuć przypuszczenia".

Michael Brooks, New Scientist

Tłumaczenie i opracowanie: Ivellios