「光速可變論」有新證據，愛因斯坦理論面臨重大挑戰

科技 12-01

愛因斯坦提出了「光速不變論」，然而並不是所有科學家都支持這一理論。日前，支持「光速可變論」的科學家提出了一項可以被驗證的預測。如果這一預測被證實，那麼愛因斯坦的理論將徹底崩塌。

愛因斯坦觀察到光速在任何情況下都保持不變，這意味著空間和時間在不同情形下可能發生「彎曲」。

「光速不變論」是眾多物理理論的基礎，例如愛因斯坦的廣義相對論。這一理論在宇宙大爆炸後數秒內模型的構建中也發揮了重要作用。

然而，一些研究人員認為，光速在宇宙形成初期要比現在快得多。目前，光速可變論的發起人之一、帝國理工學院的 Jo?o Magueijo 教授與加拿大理論物理研究所的Niayesh Afshordi博士合作，做出了一個可以用實驗來驗證的數值預測。

「光速可變論」有新證據，愛因斯坦理論面臨重大挑戰

帝國理工官網發文指出愛因斯坦的物理理論面臨挑戰

宇宙中的結構，例如星系，都是早期宇宙中的「波動」形成的。這種波動指的是宇宙密度在不同區域之間會有微小差異。這些早期波動的數據以「譜指數」（ spectral index）的形式保存在宇宙微波射線中。這些宇宙中最古老的光信號描繪了宇宙形成初期的模樣。

根據他們的理論，宇宙早期的波動受到光速變化的影響。基於這一理論，Magueijo教授和Afshordi博士構建了一種模型來確定譜指數的具體數值。他們的研究最近發表在Physical Review D期刊上。

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論文中對譜指數的預測，相比於普朗克衛星的觀測結果

他們的模型預測譜指數的數值是非常精確的0.96478。宇宙學家目前正在對觀測到的譜指數進行更精確的解析，因此上面提到的預測很快就會被驗證——宣判愛因斯坦理論的死刑，或者成為光速不變論的又一有力支持。目前宇宙微波觀測的估值為0.968左右，與預測值尚有一些誤差。

Magueijo教授說：「我們在20世紀90年代末提出的這一理論現在已經趨於成熟，並且衍生出了一個可以被實驗觀測所證實的預測值。如果不久的將來證明這一數字是準確的話，我們將不得不重新修改愛因斯坦的重力理論。

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上圖描述了宇宙誕生的過程

他表示，光速可變論第一次被提出來的時候人們都難以相信。但隨著譜指數具體預測數值的出現，它成為物理學家可以實際測量的東西。「假使這一預測正確的話，我們信以為真的自然規律都將不是現在的樣子。」

光速可變論還有一個主要對手：宇宙膨脹說。宇宙膨脹說認為，早期的宇宙經歷了一個極快的膨脹階段，其速度要比當前的宇宙膨脹速度快得多。

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這些理論都需要克服物理學家所說的「視野問題」——我們「看到」的宇宙在所有地方都是相同的，例如它們都具有相對均一的密度。

然而，這種「均一性」只有在宇宙各區域之間可以相互影響的情況下才能成立。如果光速是恆定的話，光就沒有足夠多的時間移動到宇宙邊緣，從而不能產生能量均勻分布的宇宙。

作為類比，我們可以想像，為了均勻地加熱房間，散熱器的熱氣必須穿過房間並且完全混合。宇宙與房間不同的是，我們觀察到的宇宙實在太大了，以至於沒有足夠多的時間來讓「熱氣」混合均勻。

「光速可變論」指出，光的速度在早期宇宙中比現在快得多，因此追得上急速膨脹的宇宙邊緣。隨著宇宙密度的變化，光的速度將以可預測的方式下降。這種變化導致科研團隊可以對目前的譜密度做出精確的數值預測。

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而另一理論宇宙膨脹說則認為，早期的宇宙非常非常小，然後突然爆炸膨脹。這一短時間的爆炸產生了與生俱來的均勻性。雖然這一理論意味著光的速度和我們知道的物理定律依舊是正確的，但它需要證明「膨脹場」的存在——一種只存在於「當下」的場。

無論如何，被現代物理學奉為基石的理論正面臨重大挑戰，而結果或許不需要等太久就會水落石出。

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