科學家質疑基本定律 光速可能改變

 

最近的研究發行證據顯示某些基礎參數的值，如光速等和過去可能不同。我們生存的宇宙空間的真實情況和目前科學能認識到的或許存在很大不同。圖為哈勃望遠鏡2002年觀察到的蟹狀星圖。(Getty Images)

大眾對自然界中一些所謂「常數」的信心可能創下歷史新低。

據 Space.com 網站報導，最近的研究發行證據顯示某些基礎參數的值，諸如光速、將粒子鎖在原子核內的「膠」等等，在過去可能不同。

劍橋大學天文學家麥克．墨菲表示，沒有任何原因這些「常數」必須是不變的。他們是物理學中的著名常數，但是我們並不知道它們為什麼是今天這個數字。

雖然新觀測到的常數值與現有值的差異很小，大約僅數百萬分之一，但是卻牽連著一件大事：物理學的定律必須改寫，更不用提我們可能還得從大家習慣的三維空間中，為其他多出來的六維挪出一點空間來。

常數異動的證據主要聚焦在對「類星體」(quasar)的研究上。類星體是一種非常亮的物體，由巨型黑洞提供能量。有些類星體實在太遠了，它們發出的光花了120億年才到達地球。

天文學家研究這些遠古光線的光譜，試圖瞭解早期的宇宙是否與現在的不同。確切的說，他們觀察的是在地球與類星體間的雲氣所造成的吸收光譜(absorption lines)。

這些光譜會確切顯示出雲氣裡有什麼，因為每一種原子都有特別的「指紋」，也就是它吸收的電磁波有一組特定頻率。

1999 年墨菲與他的同事發現了第一個證明這些「指紋」隨時間變動的確切證據，利用夏威夷Keck天文臺的資料，他們偵測到十億年前類星體光譜與地球上測量的對應光譜有差異。由於向地球而來的光譜有些不太容易分辨，所以墨菲與其他研究人員最近進行了仔細的實驗來確認類星體光譜確實出現偏移。

但是劍橋大學理論物理學家馬丁斯(Carlos Martins)認為這說法並不全然正確。他認為，討論變動的光速或電子電量沒有意義。

因為這些不同的參數值包含可能變動的單元。例如今天可能拿一把尺與一個時鐘測量光速，假如隔天相同的測量得出不同的答案，沒人能分辨出是光速變了？還是尺的長度變了？或是時鐘的速度變了？

自然界中的常數隨時間變化違反愛因斯坦的等效原理(equivalence principle)，這個原理說明無論何時何地測試原子核內或電磁場作用力都應該獲得相同結果。

馬丁斯認為假如這個原理被推翻，那麼在同一重力場內落下的兩件物體會有稍稍不等的速率。再者，愛因斯坦的重力理論(廣義相對論)也不再完美無瑕。

一個可取代相對論的理論假設基本粒子是震動的，而且宇宙是十維或更多維的複雜空間。這一理論實際上預測了不恆定的常數。

依據這一「超弦理論」，多餘的空間維隱藏在我們能力所及之外，但是自然界「真正」的常數符合所有空間的定義。因此，如果這些隱藏的空間發生擴張或收縮，在我們所處的三維空間會觀察到我們區域性的常數發生了變化。

墨菲表示目前的理論並不完整，在找尋現有理論漏洞的時候會指出新理論。變動的常數可能就是這樣一漏洞。