Dumnezeu nu joacă zaruri cu Universul. Dar, dacă o face, are o slăbiciune pentru numărul 137

În lumea fizicii teoretice există un număr care apare surprinzător de des și care, în ciuda dimensiunii sale modeste, alimentează de zeci de ani o adevărată mitologie științifică. Este vorba despre constanta structurii fine, un raport fără unități care are valoarea aproximativă de 1/137. Chiar dacă în realitate nu este exact 137, și cu siguranță nu este magic, acest număr a ajuns să fie privit de unii fizicieni ca o cheie mistică spre înțelegerea profundă a universului, relatează BigThink.

Acest număr, cunoscut în fizică drept constanta structurii fine, este unul dintre cele mai stranii mistere din știința modernă. El apare constant în ecuațiile care descriu interacțiunile fundamentale ale lumii, mai ales în modul în care lumina se comportă atunci când întâlnește materia. Fără el, atomii n-ar putea exista așa cum îi știm, iar Universul ar arăta cu totul altfel.

Un număr cu aură de legendă

Constanta structurii fine, notată cu litera grecească α (alfa), este un număr care reunește în mod elegant mai multe constante fundamentale ale naturii, sarcina electronului, viteza luminii și constanta lui Planck. Ea descrie forța interacțiunii electromagnetice dintre particulele elementare. Valoarea ei precisă, conform celor mai recente măsurători realizate de Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA (NIST), este 137,035999084.

Cu alte cuvinte, α nu este egal cu 1/137, ci cu aproximativ 1/137,04. Și totuși, tocmai această proximitate de un număr „rotund” a aprins imaginația fizicienilor din secolul XX. Legende ale fizicii moderne, precum Wolfgang Pauli, Paul Dirac sau Richard Feynman, au speculat, uneori poetic, alteori extravagant, că acest număr ar putea deține un secret cosmic profund. Popularizatorii științei i-au urmat, adesea cu entuziasm, amplificând fascinația în cultura publică.

Dar de ce valorează exact atât? Asta este întrebarea care îi bântuie pe fizicieni de aproape un secol

Spre deosebire de alți parametri din fizică, care depind de unități de măsură, ca viteza luminii sau sarcina unui electron, constanta structurii fine este un număr pur. Nu are unități. Este universal, un fel de „amprentă digitală” a realității, care rămâne la fel indiferent cum îl măsori.

De-a lungul timpului, acest număr a fost asociat cu fenomene din ce în ce mai diverse. Totul a început în jurul anului 1912, când fizicianul Niels Bohr a propus un model nou pentru atom, în care electronii nu se învârt haotic, ci pe orbite cuantificate, bine determinate. Modelul explica multe lucruri, dar nu putea lămuri anumite nuanțe din spectrul de lumină emis de hidrogen, acele linii fine care apăreau la distanțe infime unele de altele.

Fără această valoare, viața nu ar fi fost posibilă

Peste câțiva ani, fizicianul și matematicianul german Arnold Sommerfeld a venit cu o explicație interesantă. Anume că aceste variații fine se datorează unor corecții de viteză și efecte relativiste. Iar cheia era constanta 137.

Chiar dacă valoarea exactă nu e tocmai 137, mai precis, e în jur de 0,007297, numărul rămâne totuși mic. Și acest detaliu aparent tehnic are consecințe uriașe. Dacă această constantă ar fi fost doar un pic mai mare, atomii n-ar fi fost stabili. Electronii ar fi fost fie prea strâns, fie prea slab legați de nucleu, iar chimia, deci viața însăși, n-ar fi fost posibilă.

Pe lângă impactul asupra lumii vizibile, acest număr se regăsește și în calculele care descriu stelele, radiațiile și primele momente ale Universului. Este, în felul său, un fir roșu care leagă lumea microscopică a atomilor de vastitatea cosmosului.

De ce 1/137?

Unii oameni de știință au sugerat că această constantă ar putea să nu fie chiar atât de constantă. Că poate variază ușor în timp sau în funcție de locul din Univers în care ne uităm. Deocamdată, dovezile nu sunt convingătoare. Dar un lucru e cert: la energii foarte mari, precum cele din acceleratoarele de particule sau din primele secunde după Big Bang, valoarea sa pare să crească puțin. Nu dramatic, dar suficient cât să ne pună pe gânduri.

Constanta structurii fine a devenit, astfel, un simbol al misterelor rămase încă nerezolvate în fizică. Richard Feynman, unul dintre cei mai mari fizicieni ai secolului XX, era fascinat de acest număr. Îl numea „cel mai enigmatic mister din toată fizica”. Și adăuga, cu umorul său caracteristic, că dacă îngerii i-ar putea răspunde doar la o singură întrebare despre Univers, ar fi: „De ce 1/137?”

Un simplu număr poate ascunde secretele existenței

Unii cercetători cred că atunci când vom avea, în sfârșit, o teorie unificată care să explice totul, de la forțele cuantice la gravitație, vom descoperi și de ce acest număr există. Poate că 137 nu e arbitrar. Poate că e inevitabil.

Până atunci, rămâne un simbol al curiozității umane și al eleganței adânc ascunse în natură. Un memento că, oricât am învățat despre Univers, el continuă să ne surprindă. Și că, în inima realității, un simplu număr poate ascunde secretele existenței.