Question

现如今的物理常数在未来有没有可能被推翻？





Answer 1

我们所看到的世界似乎根植于科学规律之中，就像我们所学习的，绝对的和普遍的理论和方程。它们的核心是基本物理常数。光速，质子质量，引力常数。但这些常数真的是常数吗？如果我们的理论改变了会怎么样？

尽管我们的物理理论给了我们对宇宙的深刻理解，但它们并不能解释物理常数。我们不知道为什么光速是每秒299792458米。这就是我们测量光速时得到的结果。每个宇宙常数也是如此。它们是物理科学的核心，但我们所能做的只是测量它们的价值。

由于这些常数来源于物理性质，所以科学家一般认为它们不能随时间和空间的变化而变化。例如，每个电子都有相同的电荷。不管它们是在地球上还是在数十亿光年之外的星系中，它们都应该有相同的电荷。虽然这有道理，但不一定是真的。从地球是宇宙中心的观点到空间是欧几里得的观点，我们许多“显而易见”的假设都被证明是错误的。因此，有许多科学实验试图证明这一假设是否正确。

这些实验大多是天文数字。因为光需要时间旅行，当我们深入宇宙时，我们也会深入过去。在我们看来，一个10亿光年远的星系就像10亿年前一样。所以如果遥远星系的物理常数和这里的一样，这意味着它们不仅在空间上是常数，而且在时间上也是常数。大多数实验都证明了这一点。但最近的一项研究表明，至少其中一些可能不是。

这项最新的研究着眼于所谓的精细结构常数α。这个常数是电子电荷与光速和普朗克量子理论常数的比值。它被称为无单位常数，因为单位被抵消了，所以无论使用哪种度量单位，它都有相同的值。它也是原子能级的中心。如果它有一个不同的值，那么原子和分子的谱线会以可测量的方式改变。

研究小组观察了一个名为J1120+0641的类星体发出的光。当宇宙只有8亿年的时候，光离开了类星体，它在到达我们之前穿过了几个星际气体云。他们测量了光线在不同距离通过四个区域时的线光谱，没有发现α变化的迹象，这意味着它似乎不会随着时间而改变。但他们得到的α值与类似研究发现的值略有不同。这表明精细结构常数可能有不同的值，这取决于你在空间中的位置。

这导致一些猜测宣称物理常数终究会改变，但这一结论是没有根据的。首先，科学家发现的偏差非常小，远远低于被认为是可以改变决定性的水平。研究小组也只观察了一个类星体发出的光。这是可以理解的，因为这类研究可能很难做，但它意味着没有足够的数据得出足以颠覆物理常数的结论。这只是几个研究中的一个，其他的都支持物理常数不变的观点。