科學家驚人發現:光速可能隨時間改變

【明慧網2001年8月17日】中國時報2001.08.17消息(閻紀宇/綜合外電報導)

 國際天文物理學界最近有一項重大發現,可能會徹底改變人類對物理學的認知,改寫許多在以往被認定為亙古不變的自然定律,首當其衝的問題將是:「光速」可能並非一個固定的常數。不過由於相關的影響實在太過深遠,物理學界對這項發現多半持保留態度,認為仍有待進一步的實驗證明與理論分析。

一群來自澳洲、美國與英國的物理學家經由天文觀測發現,「光速」這個愛因斯坦相對論中的常數,有可能會隨著時間而變化,其變化幅度雖然極其細微,但仍不可忽視,而且一旦科學界證明光速並非常數,其他的自然定律也將岌岌可危,必須大幅修正。這項驚人的發現將刊載於本月廿七日出版的「物理學評論通訊」,這份期刊在物理學界的地位相當崇高。

澳洲雪梨新南威爾斯大學天文物理學家韋布博士是這項研究計畫的主持人,他與同僚運用全世界最大的光學望遠鏡-夏威夷茂納開亞的凱克望遠鏡,觀察約一百廿億光年外的一顆「似星體」或(類星體」,(quasar),分析其光線中鎂、鋅、氫等元素的吸收光譜,並與這些元素在地球上實驗室中的光譜做比對,結果發現兩者有差異。科學家以基本物理常數「精細結構常數」(fine-structure constant)來衡量似星體與地球的差異。

由於似星體是距離地球最遠的天體,它發出的光線可以讓我們一窺一百廿億至一百四十億年前,宇宙在「大霹靂」那一刻誕生的光景,因此一百廿億年前一顆似星體與現今地球的「精細結構常數」出現差異,可能就意味著光速與其他物理定律會隨著時間演進、宇宙擴張而改變。韋布博士說:「如果我們的觀測結果正確,其理論意涵將有深遠影響。」不過韋布也強調,他們大約還需要二到三年時間來對其觀測結果做最終確認,因此物理學界不必急著推演新理論。

另一方面,「費米國家加速器實驗室」的天文物理學家柯布指出,這項觀測結果或許也可以用「超弦理論」(superstring theory)來解釋。「超弦理論」是一種尚未獲得證實的基本粒子理論,它認為宇宙原本是具有十個次元的時空,但是在宇宙「大霹靂」發生後幾秒鐘內,其中六個次元收縮到基本粒子的空間之中,使今日人類只能測量到時間與三度空間等四個次元。但是六個次元在收縮時(就是似星體發出光線的時刻),可能會改變精細結構常數等物理量,造成天文物理學家觀測到的差異。

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