科学家质疑基本定律 光速可能改变

 

最近的研究发行证据显示某些基础参数的值，如光速等和过去可能不同。我们生存的宇宙空间的真实情况和目前科学能认识到的或许存在很大不同。图为哈勃望远镜2002年观察到的蟹状星图。(Getty Images)

大众对自然界中一些所谓“常数”的信心可能创下历史新低。

据 Space.com 网站报导，最近的研究发行证据显示某些基础参数的值，诸如光速、将粒子锁在原子核内的“胶”等等，在过去可能不同。

剑桥大学天文学家麦克．墨菲表示，没有任何原因这些“常数”必须是不变的。他们是物理学中的著名常数，但是我们并不知道它们为什么是今天这个数字。

虽然新观测到的常数值与现有值的差异很小，大约仅数百万分之一，但是却牵连着一件大事：物理学的定律必须改写，更不用提我们可能还得从大家习惯的三维空间中，为其他多出来的六维挪出一点空间来。

常数异动的证据主要聚焦在对“类星体”(quasar)的研究上。类星体是一种非常亮的物体，由巨型黑洞提供能量。有些类星体实在太远了，它们发出的光花了120亿年才到达地球。

天文学家研究这些远古光线的光谱，试图了解早期的宇宙是否与现在的不同。确切的说，他们观察的是在地球与类星体间的云气所造成的吸收光谱(absorption lines)。

这些光谱会确切显示出云气里有什么，因为每一种原子都有特别的“指纹”，也就是它吸收的电磁波有一组特定频率。

1999 年墨菲与他的同事发现了第一个证明这些“指纹”随时间变动的确切证据，利用夏威夷Keck天文台的资料，他们侦测到十亿年前类星体光谱与地球上测量的对应光谱有差异。由于向地球而来的光谱有些不太容易分辨，所以墨菲与其他研究人员最近进行了仔细的实验来确认类星体光谱确实出现偏移。

但是剑桥大学理论物理学家马丁斯(Carlos Martins)认为这说法并不全然正确。他认为，讨论变动的光速或电子电量没有意义。

因为这些不同的参数值包含可能变动的单元。例如今天可能拿一把尺与一个时钟测量光速，假如隔天相同的测量得出不同的答案，没人能分辨出是光速变了？还是尺的长度变了？或是时钟的速度变了？

自然界中的常数随时间变化违反爱因斯坦的等效原理(equivalence principle)，这个原理说明无论何时何地测试原子核内或电磁场作用力都应该获得相同结果。

马丁斯认为假如这个原理被推翻，那么在同一重力场内落下的两件物体会有稍稍不等的速率。再者，爱因斯坦的重力理论(广义相对论)也不再完美无瑕。

一个可取代相对论的理论假设基本粒子是震动的，而且宇宙是十维或更多维的复杂空间。这一理论实际上预测了不恒定的常数。

依据这一“超弦理论”，多余的空间维隐藏在我们能力所及之外，但是自然界“真正”的常数符合所有空间的定义。因此，如果这些隐藏的空间发生扩张或收缩，在我们所处的三维空间会观察到我们区域性的常数发生了变化。

墨菲表示目前的理论并不完整，在找寻现有理论漏洞的时候会指出新理论。变动的常数可能就是这样一漏洞。