Всегда ли скорость света была одинаковой ?

Сила тяготения, возможно, преследовала свет в ранней Вселенной

Скорость света должно быть наиболее фундаментальная константа в физике. Но всегда ли скорость света была одинаковой?

Это предположение, что скорость света может меняться, является весьма спорной идеей. Но если она подтвердиться, то может опрокинуть всю нашу стандартную космологическую мудрость.

В Имперском колледже Лондона, в 1998 году, Жуан Магейжу  предположил, что скорость света может изменяться. Эта гипотеза поможет решить то, что в космологии называется проблемой горизонта .

Проблема горизонта — головная боль космологов

Она говорит о том, что Вселенная достигла однородной температуры задолго до того, как теплоносители фотонов (которые движутся со скоростью света) добрались до всех уголков Вселенной.

Стандартный способ объяснить эту загадку, идея инфляции, предполагает , что Вселенная прошла через короткий период бурного роста на ранних стадиях – что космос был меньше, но он внезапно вырос. Однако мы не знаем, почему инфляция началась и почему она остановилась. Поэтому Жуан Магейжу искал альтернативу.

Теперь, в документе, который опубликован 28 ноября 2016 года в Physical Review , он и Niayesh Afshordi (из института в Канаде) выложили новую версию, которую нужно проверить. Они предполагают, что в ранней Вселенной, свет и гравитации распространялись с разной скоростью.

Это предсказание конкретно о космическом микроволновом фоне (CMB). Это такое излучение, которое заполняет Вселенную. Оно было создано вскоре после Большого взрыва и содержит “окаменелый” отпечаток условий Вселенной.

Модель Magueijo-Afshordi выдвигает предположение, что скорость света и скорость тяжести изменяются при изменении температуры Вселенной. Эти два учёных обнаружили, что когда произошло резкое изменение в определённый момент, то отношение скоростей света и гравитации быстро пошли к бесконечности.

Это фиксируемое значение называется спектральным индексом. Оно описывает ряби начальной плотности во Вселенной, на 0.96478 – значение , которое может быть проверено в отношении будущих измерений. Последняя цифра, сообщает CMB-картографической Планка спутника в 2015 году, местный спектральный индекс около 0,968. А это дразняще близкое значение.

Если данные обнаружат большие несоответствия, то теория будет отброшена. “Это было бы здорово – мне не придётся снова думать об этих теориях,” говорит Magueijo. “Весь этот класс теорий, в которых скорость света изменяется по отношению к скорости гравитации будет исключена.”

Но ни одно измерение не исключает инфляцию полностью, потому что она не делает конкретных прогнозов. “Существует огромное пространство возможных инфляционных теорий, что делает тестирование основной идеи весьма затруднительным” , говорит Питер Колес из Кардиффского университета, Великобритании. “Это как желе гвоздями к стене прибивать.”

Но тем более важно, изучить альтернативные варианты, такие как изменения скорости света, добавляет он.

Джон Уэбб из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, Австралия, рабатывал в течение многих лет идею о том, что константы могут меняться, и “очень впечатлён” предсказанием Magueijo и Afshordi. “Тестируемая теория – хорошая теория” , говорит он.

Эти последствия могут стать весьма серьёзными. Физикам давно известно, что существует несоответствие в том, как вселенная работает в малых масштабах и на самых высоких энергиях, и стремились теорию квантовой гравитации объединить. Если есть соответствие между теорией и наблюдениями Magueijo, то это поможет преодолеть их разрыв, добавив к нашему пониманию первых моментов Вселенной.

Наука шагает между двумя безднами

 

Дополнительная информация по этим темам: космология общая теория относительности квантовой гравитации