จากการทดสอบที่หลากหลายบนโลกและทั่วทั้งจักรวาล นักฟิสิกส์ไม่สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของเวลาหรืออวกาศสำหรับค่าคงที่พื้นฐานใดๆ ของธรรมชาติได้

ภาพประกอบนี้แสดงสามขั้นตอนพื้นฐานที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการคำนวณว่าเอกภพขยายตัวเร็วเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งเป็นค่าที่เรียกว่าค่าคงที่ของฮับเบิล ขั้นตอนทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการสร้าง “บันไดระยะทางจักรวาล” ที่แข็งแกร่ง โดยเริ่มจากการวัดระยะทางที่แม่นยำไปยังกาแลคซีใกล้เคียง แล้วจึงเคลื่อนไปยังกาแลคซีที่ไกลออกไป บันไดนี้เป็นชุดการวัดวัตถุทางดาราศาสตร์ประเภทต่างๆ ที่มีความสว่างที่แท้จริง ซึ่งนักวิจัยสามารถใช้ในการคำนวณระยะ

• บทความอื่น ๆ : piacenzamercato.com

ทางได้ภาพประกอบนี้แสดงสามขั้นตอนพื้นฐานที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการคำนวณว่าเอกภพขยายตัวเร็วเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งเป็นค่าที่เรียกว่าค่าคงที่ของฮับเบิล ขั้นตอนทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการสร้าง “บันไดระยะทางจักรวาล” ที่แข็งแกร่ง โดยเริ่มจากการวัดระยะทางที่แม่นยำไปยังกาแลคซีใกล้เคียง แล้วจึงเคลื่อนไปยังกาแลคซีที่ไกลออกไป บันไดนี้เป็นชุดการวัดวัตถุทางดาราศาสตร์ประเภทต่างๆ ที่มีความสว่างที่แท้จริง ซึ่งนักวิจัยสามารถใช้ในการคำนวณระยะทางได้ (เครดิตรูปภาพ: NASA, ESA และ A. Feild (STScI))

จากการทดสอบที่หลากหลายบนโลกและทั่วทั้งจักรวาล นักฟิสิกส์ไม่สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของเวลาหรืออวกาศสำหรับค่าคงที่พื้นฐานใดๆ ของธรรมชาติได้ฟิสิกส์สมัยใหม่ทั้งหมดตั้งอยู่บนเสาหลักสองเสา หนึ่งคือทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ของ Einstein ซึ่งเราใช้อธิบายแรงโน้มถ่วง อีกแบบหนึ่งคือแบบจำลองมาตรฐานซึ่งเราใช้อธิบายพลังธรรมชาติอีกสามแรง: แม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม และแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ด้วยการใช้ทฤษฎีเหล่านี้ นักฟิสิกส์สามารถอธิบายปฏิสัมพันธ์อันกว้างใหญ่ทั่วทั้งจักรวาลได้

แต่ทฤษฎีเหล่านั้นไม่ได้อธิบายตัวเองอย่างสมบูรณ์ ที่ปรากฏอยู่ในสมการคือค่าคงที่พื้นฐาน ซึ่งเป็นตัวเลขที่เราต้องวัดโดยอิสระและแทนค่าด้วยมือ เฉพาะตัวเลขเหล่านี้เท่านั้นที่เราสามารถใช้ทฤษฎีเพื่อทำการทำนายใหม่ได้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปขึ้นอยู่กับค่าคงที่เพียงสองค่าเท่านั้น: ความแรงของแรงโน้มถ่วง (โดยทั่วไปเรียกว่า G) และค่าคงที่ของจักรวาลวิทยา (โดยปกติจะแสดงด้วย Λ ซึ่งจะวัดปริมาณพลังงานในสุญญากาศของกาลอวกาศ)

Standard Model ต้องการค่าคงที่ 19 ค่าเพื่อแทนสมการ สิ่งเหล่านี้รวมถึงพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น มวลของเฟอร์มิออนเก้าตัว (เช่น อิเล็กตรอนและอัพควาร์ก) ความแรงของแรงนิวเคลียร์ และค่าคงที่ที่ควบคุมวิธีที่ฮิกส์โบซอน ทำ ปฏิกิริยากับอนุภาคอื่นๆ เนื่องจากแบบจำลองมาตรฐานไม่ได้ทำนายมวลของนิวตริโนโดยอัตโนมัติ เพื่อรวมไดนามิกทั้งหมดของนิวตริโน เราต้องเพิ่มค่าคงที่อีกเจ็ดค่านั่นคือตัวเลข 28 ตัวที่กำหนดฟิสิกส์ทั้งหมดของเอกภพที่รู้จักอย่างสมบูรณ์

นักฟิสิกส์หลายคนแย้งว่าการมีค่าคงที่เหล่านี้ดูเหมือนจะประดิษฐ์ขึ้นเล็กน้อย งานของเราในฐานะนักวิทยาศาสตร์คือการอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยใช้สมมติฐานเริ่มต้นเพียงเล็กน้อยเท่าที่เราจะทำได้ นักฟิสิกส์เชื่อว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและแบบจำลองมาตรฐานไม่ใช่จุดสิ้นสุดของเรื่องราว อย่างไรก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทฤษฎีทั้งสองนี้เข้ากันไม่ได้ พวกเขาสงสัยว่ามีทฤษฎีพื้นฐานที่ลึกซึ้งกว่านั้นที่รวมสาขาทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน

ทฤษฎีพื้นฐานนั้นอาจมีค่าคงที่พื้นฐานจำนวนเท่าใดก็ได้ที่เกี่ยวข้อง มันอาจมีชุดเดียวกันกับ 28 ที่เราเห็นในวันนี้ มันสามารถมีค่าคงที่อิสระเป็นของตัวเอง โดยค่า 28 จะปรากฏเป็นนิพจน์ไดนามิกของฟิสิกส์พื้นฐานบางอย่าง มันอาจไม่มีค่าคงที่เลยด้วยซ้ำ โดยที่ทฤษฎีพื้นฐานสามารถอธิบายตัวเองได้อย่างครบถ้วนโดยไม่ต้องเพิ่มอะไรด้วยมือ

ไม่ว่าอะไรจะเกิดขึ้น ถ้าค่าคงที่พื้นฐานของเราไม่คงที่จริงๆ — ถ้าพวกมันแปรผันไปตามกาลเวลาหรืออวกาศ — นั่นจะเป็นสัญญาณของฟิสิกส์ที่อยู่นอกเหนือสิ่งที่เรารู้ในปัจจุบัน และด้วยการวัดค่าความแปรผันเหล่านั้น เราก็สามารถได้เบาะแสบางอย่างเกี่ยวกับทฤษฎีที่เป็นพื้นฐานมากขึ้น