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主题:【文摘】相对论受到挑战――精细结构常数会变,那光速呢? -- 蛇公子

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  • 家园 【文摘】相对论受到挑战――精细结构常数会变,那光速呢?

    新华社电 爱因斯坦证明牛顿物理定律并不准确,但爱因斯坦自己是不是就对了呢?对一个重要物理常数的新研究表明,它可能是随时间变化的,也许我们可以期待一场对相对论进行修正的物理学革命。

      顾名思义,“常数”应是恒定不变的数,如果物理学常数随时间变化,就意味着宇宙中的物理规律也在变化。宇宙诞生至今已有100多亿年,在这期间是否发生过这样的事?

      有关争议的焦点之一是精细结构常数,它对电磁相互作用极其重要。如果精细结构常数随时间发生变化,其他一些基本物理原则如光速也会变化,这将给相对论带来挑战,因为广义相对论不允许这种变化。

      2001年,剑桥大学的天体物理学家迈克尔?墨菲领导的一个小组分析了几十亿光年外一些类星体的光谱,发现其中金属元素谱线有微小变化。由于精细结构常数决定着谱线的结构,研究者据此认为,该常数自宇宙大爆炸以来增大了约0.001%。这一发现在学术界引起了骚动,但2004年另一组物理学家说,他们用原子钟对精细结构常数进行了很高精度的测量,并未发现它随时间变化的证据。

      现在,墨菲小组用新研究回答了上述质疑。他们用夏威夷凯克天文台的世界最大光学望远镜研究了143个类星体的光谱,这是迄今最大规模的同类研究。他们最近在英国举行的一次物理学学术会议上说,这项研究显示精细结构常数的确在增大。墨菲说,新研究的精度比2004年原子钟实验精度高10倍。

      原子钟实验研究人员之一、德国物理技术研究所的埃克哈德?派克说:“这个结果很有力,经受住了许多系统检验,但争议并未解决。”派克本人希望墨菲小组的结果是对的,因为这将为全新的物理理论“打开窗口”,例如尚未得到证实的超弦理论,该理论提出所有物理常数都可能因为更高维度空间的变化而变化。

      欧洲航天局计划于2006年在环地球轨道上进行一次原子钟实验,精度比墨菲小组还要高100倍。墨菲说:“这可能最终解决问题。”

      不过,即使最终发现精细结构常数的确随时间变化,也不影响相对论在星系尺度上的适用性,因为有关变化带来的影响很小,相对论在这一尺度上的精度足够高。这就像牛顿运动定律虽然并不完全准确,但描述日常生活中的运动时,精度已经足够。

    • 家园 两点不懂

      1。精细结构常数在QED中本来就是依赖于能标的阿?

      2。即使精细结构常数会变是个了不起的发现,能推出光速会变么?即使光速会变,还要看怎么变才会影响到对相对论做修正阿。。

    • 家园 前几年看到有个法国还是哪里的家伙说时间是断裂的时间片

      满有意思的一个想法。可惜后来不见有什么新动向。

      前几年不是还听说一个华裔美国科学家在实验室找到了超光速现象么?也是没有下文的说。。。

      PLUS:

      cctv10前阵子用三维动画演示过一下老爱同志的时空扭曲的原理(就是美国人最近射上去的那俩陀螺要验证的原理),很直观生动啊。推荐一个!你们有还谁看到了?

      • 家园 【原创】聊聊“断裂的时间片”

        “断裂的时间片”颇有些科学家同意这个说法的。

        时间量子化也是现在很多量子科学家“努力”的方向。甚至,有些科学家用量子化的时间解释“光速极限”。你想如果时间没有最小单位,为什么速度有极限呢?速度有极限,会不会是因为速度=空间/时间,由于时间有最小单位造成的呢?

        这个回到了两千年前的之诺悖论关于运动与静止的关系的讨论

        飞矢不动悖论。任何东西占据一个与自身相等的处所时是静止的,飞着的箭在任何一个瞬间总是占据与自身相等的处所,所以也是静止的。

        总的来讲,如果说运动物体在每一瞬间都处在一个位置,那么在这一瞬间,我们的确无法知道它是否是运动的,特别是当时间和空间不连续时。

        如果我们假定时间不连续,那么这个悖论实际没有逻辑问题。但现在就会到了,当我们把逻辑用到“实在世界”的时候,有个适用性的问题。

        明显在我们宏观世界中,连续的空间时间假设是符合的,但在微观世界中,这个并不明显,大家知道在布朗克常数以下时间尺度和空间尺度理论上是无法测量的,那就是说我们没有能力证明在小尺度下,时间和空间到底是连续的还是非连续的。于是那种假设的出的推论与实际相符,我们就用哪一个好了。所以“断裂的时间片”不是一点道理也没有的。

        • 家园 关键不是有没有道理,是有什么进展

          是不是下一次革命还是还需要一个爱因斯坦式的人物出现才可能?

          那我们是不是看不到了哦?

          看来还是关注干细胞实用些,能活长些且保持青春,据此推论下去,实际还是赚钱要紧。没钱是玩不了干细胞地。

          ――俺会不会太俗了点?

          • 家园 你不是太俗了一点

            是太俗了好几点。

            我觉得如果试验物理没有突破性的进展的话,理论物理很难有突破性的进展。我也不知道自己能不能看到这种进展。

            现在对生物科学的关注越来越多了,可能道理就在于你说的与我们生存息息相关吧

        • 家园 有问题。

          广义相对论中光速也是可变的。

          早几年就测出来过了

          只不过是将光速作为恒定不变的参照系来建立物理模型的

          • 家园 我可能没说明白

            我的意思是根据相对论假定,真空中光速是物质运动速度的极限,那么这个极限的存在是否在逻辑上与“间断时空”概念有某种关联呢?

      • 家园 准确点说是演示了引力场如何扭曲空间

        另外花老乔用词过于夸张。就算光速可变,那也不是说相对论就能被推翻了,就象相对论并没有推翻牛顿的宏观物理一样,只不过扩展出了高速物理而已,也就是完善嘛。

        居里夫人当年发现镭衰变,科学界不也是以为天要塌了,说整个物理学的foundation都没了?结果连周期表也没推翻的嘛,认识深了,理论更完善了而已。

    • 家园 还有一篇文章大家可以参考来看

      http://207.152.99.250/~myscience/magazine/200209/020904.htm

    • 家园 美国人刚刚提出光速可变,直接挑战相对论!
      • 家园 正如牛顿力学只能在一定条件下非常接近真理,

        狭义相对论肯定也是这样的。其基本前提,光速不变,在某些我们还不确定的条件下肯定是不那么精确的。相对论没有自称是终极的真理。老爱那么聪明的一个人,是不会如此作茧自缚的。

    • 家园 昨天听到一句话,但没懂,“时空是个象征”,物理学上面怎么说的?
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