物理定律或因身处宇宙中的不同位置而存在差异

物理学的恒定特性，可以说是科学研究中最受珍视的基本原则之一，但新研究却试图推翻这一切，证明它其实只是“地方性规章制度”而已。

据英国《每日邮报》在线版近日消息称，新发现似乎证明，物理定律并非一块亘久不动的磐石，其会因对象身处宇宙中的不同位置而有所不同。科学家称，这一理论如加以证实，不但违反了爱因斯坦广义相对论的基本原则，也必将对人们理解宇宙的方式产生极其深远的影响。

物理法则并非磐石

该项目由澳大利亚新南威尔士大学、斯威本科技大学以及英国剑桥大学共同参与研究，他们的最新分析数据来自夏威夷莫纳克亚山上的凯克望远镜以及欧南台在智利建造的甚大望远镜（VLT），前者口径10米，后者的组合等效口径可达16米。

借用它们的数据，研究人员搜索了300个星系，包括来自遥远类星体的光，这些巨大而明亮的天体几乎让它们的宿主星系都相形见拙，但科学家却要观察并分析这些光在从出发到抵达地球的这数十亿光年的漫长旅程中，是如何被铬、铁、镍和锌等金属原子吸收的，因而他们也发现了原子在不同空间中的行为表现。

科学家们的研究结果显示，四个已知的基本作用力之一的电磁力——即对所谓精细结构常数的测量，用符号“α（阿尔法）”来表示——似乎关系到了整个宇宙的变化。而更令人惊讶的是，从我们在地球上的观察角度而言，α逐渐衰弱下去；然而换个角度，即从相反的方向来看，它实际上正在逐渐变强。

照此推论，科学家们指出，在我们公认现存的物理原理和规则的同时，宇宙中的其他地方，实际上还存在着同样数量但发生原理可能完全不同的“当地法则”。

长久以来的怀疑

实际上，一直有科学家从很早就开始怀疑，精细结构常数可能从古至今不断在变化，并为生命而作出调整，因为100亿年以前的这种结合力要比如今的要弱20万倍。

新南威尔士大学物理学家约翰·韦布和同事一直在从事这项课题，在2010年，韦布就于一篇论文中指出，精细结构常数确实在变。当时他们运用面向北方的凯克望远镜，以及面向南方的甚大望远镜，共观测了超过100个类星体，他指出，选择类星体的共同特点是：极其遥远，极其明亮，且内部中心都有一个大质量黑洞提供能量。

而如果精细结构常数有任何改动，那么不同距离上气体云中的原子就会吸收波长略有差异的光。在综合了这两台望远镜对相反方向观测而得的光谱数据后，科学家们发现了精细结构常数的空间依赖性：其在一个方向上（北方），会随时间而略微变弱；而同时在另一个方向上（南方）则略微变强。这与他们最近新公布的分析数据并无违和。

“现在很流行的另一种观点是，多重宇宙存在，且每一个都有自己的一套物理法则。”研究人员之一墨菲博士说，“你所看到的自然规律，很可能取决于你的‘时空地址’。”

时空地址也许不是很新的概念化名词，但以往它都代表着科幻作品中外星人的门牌号，如果新的结论被证实，那它将意味着，每一个时空地址，后面对应着一套全新自然法则。

背弃经典理论？

该研究相关人员总结道，他们新的研究首先证明，宇宙比我们想象的要大得多，甚至可能真的是无极限的；同时，新发现似乎违反了人们目前信守的经典基本原则之一，广义相对论的核心——等效原理被打翻了，其本身也必然要进行修正，而这正关乎人们对时间及空间的理解，如能得到完全证实，将对此层面的理论产生非同寻常的深远影响。

而对广义相对论的这部分否定，正是现在的科学家们对精细结构常数发生明显变化仍持不同看法的原因。

用时空的几何性质来描述引力现象的广义相对论，不允许精细结构常数随时间改变——包括广义相对论在内的一切几何化引力理论，其基础是等效原理，它要求任何在引力场中做自由落体的局域参照系中所进行的非引力实验都有完全相同的结果，而与实验进行的时间、地点无关。这是人们一直遵守的物理定律“放之四海而皆准”的属性。

但或许，中国的古话“世道无常”，其所包含的道理可能才是真正“放之四海而皆准”，而任何一个常数都只不过是其所在系统中的常数。当系统跨越整个宇宙时空时，常数是否仅为字面意义，则更需科学家们多费思量了。

来源：科技日报

作者：张梦然