来自2008年夏季入轨的费米太空望远镜的新结果已经得出,这些发现似乎再次证明了阿尔伯特·爱因斯坦是正确的。这家伙真是厉害。望远镜探测并研究了一个伽马射线暴,这是恒星在遥远星系超新星爆发时发生的极其明亮和强大的爆炸之一。天文学家们对爆炸产生的不同能量和波长的伽马射线很感兴趣,它们在宇宙中相互竞速。
经过73亿光年的旅程,它们都在5月9日晚上8点22分(美国东部时间)先后抵达了美国宇航局费米伽马射线太空望远镜上的探测器,彼此之间的到达时间相差不到0.9秒 [《纽约时报》]。
研究人员想知道,具有高能量和短波长的某些伽马射线是否会最后到达,落在队伍的后面。这将表明它们违反了爱因斯坦相对论中的一项原则:光速始终是恒定的。如果研究人员能探测到某些伽马射线的显著延迟,那也将为那些雄心勃勃地寻找“万有理论”的研究人员带来新的希望。
目前,物理学界主导着两种独立的理论。广义相对论解释了引力以及行星、恒星和星系等大物体的运动,而量子力学解释了原子等微小事物的行为。这两种理论在解释各自的领域方面都做得很好,但它们在数学上并不兼容。这个问题极其根本:两者对时空的看法截然不同 [《自然新闻》]。
爱因斯坦的广义相对论依赖于时空是平滑和连续的,而量子力学则认为宇宙由无数微小的时空颗粒组成。如果后者模型是真实的,研究人员理论上认为,时空的粗糙性质可能会干扰某些伽马射线的传播。
简单来说,这是因为高能光子的波长更短,这使得它们更容易撞到时空中的微小“肿块”并被这些结构减速。这种减速会非常微小,但理论上,在长达数十亿光年的旅程中,高能光子的较低速度是可以被探测到的 [《科学新闻》]。
然而,发表在《自然》杂志上的费米望远镜结果的研究报告指出,由于所有伽马射线在不到0.9秒的时间内到达,它们必须以几乎完全相同的速度传播。这要么表明时空是平滑连续的,正如广义相对论所提出的,要么表明时空的颗粒比我们想象的要小得多,并且对光波的影响微乎其微。研究人员表示,理论上这些颗粒
可能比质子的大小还要小一百万亿分之一 [《科学新闻》]。
与费米望远镜合作的物理学家们将继续寻找新的证据。但目前,研究联合作者Peter F. Michelson表示,
“我认为这是对爱因斯坦仍然正确的又一次确认” [《纽约时报》]。
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