Сюда же – «Откуда мы знаем, что известные нам константы, такие как - скорость света, гравитационная постоянная и постоянная Планка, не меняются с расстоянием (например, в далеких галактиках) или с течением времени (например, за миллиарды лет)? На каком самом дальнем расстоянии от Земли мы можем с абсолютной уверенностью сказать, что законы физики там такие же, как у нас?»
Хороший вопрос, хотя и несколько парадоксальный.
Если кому-то кажется, что законы физики меняются в зависимости от времени или места наблюдения, то, скорее всего, этот кто-то просто неправильно понял сам закон или наблюдал не все задействованные в нем силы. Когда ученые замечают различия в поведении закона и, мягко говоря, игнорируют этот факт, это уже не наука.
Наука работает не так. Ученые сперва принимают гипотезу о том, что природные константы именно такие какие они есть, а потом проводят эксперименты, пытаясь опровергнуть эту гипотезу или, по крайней мере, установить ограничения на то, насколько сильно все может изменяться.
Итак, ответ на вопрос можно разбить три важных пункта:
- Первое. Для скоплений галактик у нас есть независимые измерения массы из нескольких разных источников, которые согласуются в пределах их погрешностей. Гравитационное линзирование, дисперсия скоростей галактик, температуры рентгеновского излучения — все это согласуется. Таким образом, законы тяготения, похоже, работают даже при красных смещениях до 0,5 или даже выше.
- Мы наблюдаем объекты с сильным красным смещением. Длина волны света, излучаемого этими объектами, увеличивается из-за расширения Вселенной. Наблюдение спектральных линий с красным смещением различных химических элементов (или молекул) говорит нам о том, что ядерная физика работала одинаково, когда и где излучался этот свет. Если бы уровни перехода между электронными орбитами менялись со временем, мы бы получали разные красные смещения для одних и тех же объектов в зависимости от спектральной линии элемента, которую мы наблюдаем.
- Вскоре после Большого взрыва температура понизилась настолько, что протоны и нейтроны перестали создаваться и уничтожаться. Период полураспада свободного нейтрона составляет около 10 минут, прежде чем он распадется на протон и электрон. Наши теории предсказывают, что содержание гелия (2 протона, 2 нейтрона) во Вселенной составляет около 25%. (Остальная часть «нормальной» материи, по сути, почти полностью состоит из водорода), и это подтверждается наблюдениями.
Итак, содержание гелия зависит как от плотности вещества на момент возникновения, так и от периода полураспада нейтрона. И мы совершенно уверены, что получили примерно правильную плотность материи. Который оставляет лишь небольшое пространство для маневра для периода полураспада нейтрона и, следовательно, для изменений в слабом взаимодействии.
Далее, чтобы увидеть изменение законов природы с течением времени, мы можем посмотреть на распределение изотопов в горных породах здесь, на Земле. Мы должны быть в состоянии определить, отличалась ли скорость распада различных элементов в более ранние времена, посмотрев, сколько вокруг каждого из продуктов их распада.
Подводя итог, мы не можем сказать с абсолютной уверенностью, но то, что мы наблюдаем, похоже, указывает на то, что законы природы одинаковы во всей вселенной.
Однако, если верить Илону Маску - мы все живем в Матрице, и все законы природы могут быть изменены по прихоти системного администратора, эквивалентно нажатию клавиши, что-то вроде CTRL + Z на клавиатуре, и ваша банковская карта становится абсолютно бесполезной.