如果你还没听说过一项实验,它声称亚原子粒子中微子可能比光速还快(我们圈内人为了显得酷点,称之为FTL,即超光速),那我想你可能是第一次上网。如果是这样,你可以阅读我关于事件经过的报道。基本上,中微子运动速度非常非常快,几乎接近光速。一些科学家在日内瓦的欧洲核子研究组织(CERN)制造了中微子,然后测量了它们到达意大利一个名为OPERA的探测器所需的时间。当他们计算时,发现中微子实际上以比光速快一点点的速度到达了!准确地说,快了60纳秒。相对论完蛋了吗?不。事实上,相对论很可能在这里拯救了局面。

首先,大多数科学家都持怀疑态度。就连实验的负责人也持怀疑态度,并且基本上在向其他人寻求帮助。他们认为自己也可能犯了错误,并且无法弄清楚发生了什么。相对论是一个经过极度严格检验的理论,它(不容易)允许超光速。尽管有些头条新闻大喊爱因斯坦可能错了,但大多数人都认为问题出在别处。大多数人集中在实验的时间测量上,这需要极其精确。中微子从瑞士到意大利的总飞行时间只有大约2.4毫秒,而测量精度需要达到纳秒级别——请注意,一纳秒是十亿分之一秒!科学家们使用了非常复杂的GPS系统来确定时间,因此这也受到了很多审查。而一篇新发表在物理预印本档案库上的论文可能提供了答案……并且它运用了相对论。基本上,爱因斯坦发现的是,光速对所有观察者来说都是相同的。如果我以0.9倍光速向你移动并打开手电筒,我会看到光子以光速远离我。而你看到的光子是以光速朝你移动!这违背了常识,常识告诉我们速度会叠加;如果我从车窗扔出一个棒球,球的速度会叠加到汽车的速度上。但光线并非如此。这改变了很多事情,包括两个相对运动的物体如何测量距离,甚至如何测量时间。我测量我手中的米尺(当然)是1米长,但一个以显著比例光速在我身边经过的观察者会看到它变短了。这只是宇宙为了确保我们都能看到相同的光速而产生的一个结果。而这正是中微子发挥作用的地方。在这篇新论文中,作者Ronald A.J. van Elburg阐述了他的观点。时间测量使用的是一颗绕地球运行的、相对于CERN和OPERA正在移动的GPS卫星。这意味着GPS卫星测量的中微子旅行距离会比地面测量的短,因此覆盖它所需的时间也会更少。通过详细计算,van Elburg计算出考虑到卫星运动,中微子预计会提前到达的时间,他得到的结果是……64纳秒。这几乎与原始实验者测量的差异完全一致。真相大白!嗯,也许吧。我记得在最初公布后引发的轩然大波中,原始实验者表示他们已经考虑了所有相对论效应。他们发表的论文,然而,并没有包含他们是如何做到的细节,所以不清楚他们包含了什么,又可能遗漏了什么。van Elburg可能是对的,但我预计我们还没有看到结局。毕竟,在公布后不久,一位物理学家问道,他们是否考虑了引力时间膨胀——就像相对速度一样,引力也会影响时间的流逝,从而影响测量——实验者表示他们已经考虑了。我也曾想到过类似的事情。CERN和OPERA位于不同的纬度,而且由于地球在自转,它们绕地球轴线的速度是不同的。会不会是这个原因?我计算了一下,答案是否定的。真可惜;如果我是第一个弄清楚这件事的人,那该多有趣啊!这里的重点是,这个实验仍然非常有趣。我不认为我们已经确切知道这里发生了什么——我仍然更倾向于统计学,因为他们测量的是一群中微子而不是单个中微子,这使得精确计时更加困难——但很难说。和大多数其他科学家一样,我认为最终会发现一个错误,而中微子,就像我们所知的由物质构成的一切一样,速度比光速慢。但如果我们错了,我们就有了新的物理学,这很棒!如果我们对了并且弄清楚了原因,那意味着未来的实验将从中受益。双赢。无论如何,我认为这件事还没有结束。这个新结果很有趣,而且很有可能是正确的,并且会成为刺破中微子超光速“扭曲泡”的“消泡剂”。但我会等待原始实验者的反应,看看他们怎么说。如果说我们从这一切中学到了一件事,那就是最好不要仓促下结论。
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