Переменные фундаментальные константы, гравитация и космология

Фундаментальные константы являются краеугольным камнем наших физических законов. Изменение любой константы в пространстве и/или времени свидетельствовало бы о существовании почти безмассового поля, взаимодействующего с веществом. Это привело бы к нарушению универсальности свободного падения. Поэтому проверка постоянства фундаментальных констант имеет первостепенное значение для понимания гравитации и области применимости общей теории относительности. Мы подробно рассматриваем взаимосвязи между константами, проверки локальной позиционной инвариантности и универсальности свободного падения. Затем мы анализируем основные экспериментальные и наблюдательные ограничения, полученные с помощью атомных часов, изучения феномена Окло, наблюдений Солнечной системы, датирования метеоритов, спектров поглощения квазаров, физики звёзд, измерений временных характеристик пульсаров, реликтового микроволнового излучения и нуклеосинтеза Большого взрыва. На каждом этапе мы описываем основы соответствующей системы, её зависимость от констант, известные систематические эффекты и новейшие полученные ограничения. Далее мы описываем основные теоретические подходы, в рамках которых низкоэнергетические константы действительно могут изменяться, и сосредоточиваемся на механизмах унификации и взаимосвязях между изменениями различных констант. В заключение мы обсуждаем более спекулятивную возможность объяснения их численных значений и кажущейся тонкой настройки, с которой они нас сталкивают.