化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”實(shí)為變數(shù)
閱讀：505 發(fā)布時(shí)間：2013-9-6“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”實(shí)為變數(shù)
在宇宙學(xué)理論里，一項(xiàng)zui有爭議的問題是：為何自然界基本常數(shù)就像是為我們特別設(shè)計(jì)好的一樣？據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，這些基本常數(shù)之一的“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”，現(xiàn)在被科學(xué)家以確鑿的證據(jù)表明其實(shí)為變數(shù)。假如結(jié)果得到*，那么物理學(xué)家必然要重新思考許多他們所珍視的物理定律，甚至包括曾備受推崇的愛因斯坦的核心理論。
電子和質(zhì)子之間的結(jié)合力，又被稱為“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”。有科學(xué)家們?cè)缇蛻岩稍摮?shù)可能從古至今不斷在變化，為生命而調(diào)整。因?yàn)?00億年以前的這種結(jié)合力要比如今的要弱20萬倍。
然而，用時(shí)空的幾何性質(zhì)來描述引力現(xiàn)象的廣義相對(duì)論卻不允許“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”隨時(shí)間改變——包括廣義相對(duì)論在內(nèi)的一切幾何化引力理論，其基礎(chǔ)是等效原理，它要求任何在引力場中做自由落體的局域參照系中所做的非引力實(shí)驗(yàn)都有*相同的結(jié)果，而與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間、地點(diǎn)無關(guān)。這是科學(xué)家們對(duì)“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”發(fā)生明顯變化仍持不同看法的原因。
日前，澳大利亞新南威爾士大學(xué)物理學(xué)家約翰·韋布和同事在一篇論文中指出，“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”確實(shí)在變。他們運(yùn)用位于夏威夷莫納克亞山、面向北方的凱克望遠(yuǎn)鏡，以及位于智利、面向南方的甚大望遠(yuǎn)鏡，共觀測了超過100個(gè)類星體，選擇類星體的共同特點(diǎn)是：極其遙遠(yuǎn)，極其明亮，且內(nèi)部中心都有一個(gè)大質(zhì)量黑洞提供能量。
在類星體的光到達(dá)地球途中，會(huì)穿過氣體云中的原子并被原子有所吸收，如果“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”有任何改動(dòng)，那么不同距離上氣體云中的原子會(huì)吸收波長略有差異的光。而綜合了這兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡對(duì)相反方向觀測而得的光譜數(shù)據(jù)后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”的空間依賴性：其在一個(gè)方向上（北方），會(huì)隨時(shí)間而略微變?nèi)?；而同時(shí)在了另一個(gè)方向上（南方）則略微變強(qiáng)。
這一研究帶來的直接影響，就是違反了物理定律在宇宙中“放之四海而皆準(zhǔn)”的常規(guī)認(rèn)識(shí)，廣義相對(duì)論也必然要進(jìn)行修正，因?yàn)樗暮诵?mdash;—等效原理被打翻了。而愛因斯坦曾以此建立出有限的宇宙模型，它的打破意味著，宇宙可能遠(yuǎn)比目前所想要大得多，甚至無極限。
美國麻省理工學(xué)院的宇宙學(xué)家馬科思·泰格馬克評(píng)論說，如果結(jié)果得到*，那必將是轟動(dòng)性的。但他個(gè)人表示懷疑，因?yàn)閷?duì)這種觸及到物理學(xué)zui根本的發(fā)現(xiàn)，往往需要更多證據(jù)加以充實(shí)。
“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”實(shí)為變數(shù)