
在分析来自遥远类星体的光线后,一些研究人员向一个物理常数提出了一个尖锐的问题:你真的恒定吗?由于他们正在审视的“精细结构常数”对于物理学家理解电子在原子中的行为以及恒星中的聚变等事物至关重要,因此其他物理学家也在问自己的问题:你们的测量是正确的吗?上个月出现在 arXiv 上的这篇论文认为,该常数可能因地点而异。这一有争议的说法是过去十年中一些相同物理学家提出的一个先前有争议的说法的新转折——他们说该常数随时间变化。
芝加哥大学和巴塔维亚伊利诺伊州费米国家加速器实验室的 Craig Hogan 承认,“这是一个称职的团队和彻底的分析。”但由于这项工作对物理学产生了深远的影响,并且需要非常高精度的测量,“在我们相信它之前,还需要更多的证据。”[Science News]
由于该常数决定了原子如何吸收光线,研究人员研究了太空中遥远的星云如何吸收类星体的光线。他们从这些遥远的星云中获得的光线已经旅行了数十亿年才到达他们,因此是观察宇宙过去的一种方式。一些相同的研究人员此前曾利用夏威夷凯克望远镜的观测结果争辩说,当宇宙年轻时,该常数较小。现在,来自另一台望远镜的测量似乎表明过去它更大。
如今,南威尔士大学的 John Webb(也是不断变化的常数观念的主要支持者之一)和几位[同事]表示,他们从智利的甚大望远镜获得了新证据,表明精细结构常数在宇宙年轻时是不同的。但请注意。虽然来自凯克望远镜的数据表明精细结构常数曾经较小,但来自甚大望远镜的数据却表明了相反的情况,即精细结构常数曾经较大。[Technology Review]
现在是转折点。由于凯克望远镜的观测测量的是北半球的光线,而甚大望远镜测量的是南半球的光线,这两项结果加起来表明该常数随地点而变化。研究人员指出,这种差异很小,并且显然只在宇宙生命的最初数十亿年间发生过。尽管如此,亚利桑那州立大学的 Paul Davies 表示,如果属实,这项发现可能意味着其他基本原理也需要重新考量。
Davies 说,如果精细结构常数确实在空间和时间上都发生变化,那么显而易见的推论是,其他被假定为恒定的自然常数——例如决定引力强度(引力常数)——也可能以类似不均匀的方式变化。“如果我们能接受变化的精细结构常数,那么一切就无法确定了。”[Science News]
尽管该常数很重要,并且改变物理学规则会给大家带来很多困惑,但合著者、澳大利亚斯温本大学的 Michael Murphy 宣称,他的工作就是检验假设
[Murphy] 理解这种谨慎。但他表示,支持常数变化的证据正在不断积累。“我们只是报告我们发现的结果,十年来没有人能解释掉这些结果,”Murphy 告诉 New Scientist。“基本常数是恒定的,这是一个假设。我们在这里是为了检验物理学,而不是去假设它。”[New Scientist]
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