科學家發現物理常數隨時間變化

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【大紀元7月25日訊】据 Space.com 网站2006年7月11日報導,最近科學家研究發現物理學中一些基本常數諸如光速、將粒子鎖在原子核內的強相互作用常數等,可能隨時間變化,并不是真正意義上的常數。

雖然新觀測到的常數与其現有值的差异很小,大約僅數百万分之一,但是意義深遠:物理學的定律必須改寫,而且還意味著我們的宇宙可能是十維的,除通常的四維時空外還存在另外的六個維度。

常數變化的證据主要來自對“類星體”(quasar)的研究。類星體是一种非常亮的物體,是迄今為止發現的最遙遠的天體,由巨型黑洞提供能量。

天文學家研究這些遠古光線的光譜,試圖了解早期的宇宙是否与現在的不同。他們觀察在地球与類星體間的云气所造成的吸收線(absorption lines)。這些光譜會确切告訴我們云气里有什么,因為每一种原子都有特別的“指紋”,也就是它吸收的電磁波有一組特定頻率。

1999年墨菲与他的同事發現了第一個證明這些“指紋”隨時間變動的确切證据,利用夏威夷Keck天文台的資料,他們觀測到十億年前類星體光譜与地球上測量的對應光譜有差异。由于向地球而來的光譜有些不太容易分辨,所以墨菲与其他研究人員最近進行了仔細的實驗來确認類星體光譜确實出現偏移。

与光吸收譜線有關的常數是精細結构常數(Fine structure constant),它是一個由光速等一些基本常數組合成的一個無量綱(dimensionless)常數。吸收譜線的變動意味著相關的一個或多個常數隨時間發生了變化。研究發現過去的精細結构常數比現在的要小。

墨菲認為,可能所有的基本常數都隨時間變動。這种觀點已經有了新的證据。2006年4月,巴黎天文物理研究院科學家帕特里克.佩替基恩(Patrick Petitjean)和他的同事發現從類星體分子吸收譜得到的電子和質子質量比也發生了變化。佩替基恩說,這一變化可以解釋為強相互作用耦合常數在宇宙早期比現在的大。

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。基本粒子的“超弦理論”可以解釋常數的變動。這個理論認為我們的宇宙實際上有十個維度,多余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并不完整,在找尋現有理論漏洞的時候會找到新理論。變動的常數可能就是這樣一個漏洞。

近年來科學家發現宇宙空間中正在或已經發生了劇烈的變化,星系頻繁的碰撞和重組,大量星體的誕生或毀滅,超新星爆發和伽馬射線爆發,這些變遷都有可能使一些物理規律發生了變化。

另外,目前的理論只是建立在我們能直接觀測到的宇宙范圍之內。因為不同的環境,不同的時空可能存在著不同的物理規律,隨著觀測范圍的擴展,發現超出原來理論的現象也就不足為奇。光速不變的假說也僅僅在地球附近的空間中得到了驗證,相對整個宇宙,地球甚至整個太陽系都顯得太小。光速和其它一些物理常數在距离遙遠的類星體附近也許和在地球附近的數值相有所不同。
(http://www.dajiyuan.com)

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