真空中的光速未必是一個常數

一：光在真空的傳播也許不是一個常數

最新的研究發現，光在真空的速度也許不是恆定的，科學家不得不削尖他們的鉛筆，重新演算光在真空的傳播速度。新數學公式的演算方式幾乎能影響物理世界的所有方面，從宇宙的年齡到衛星的軌道。兩種新的理論研究顯示，光在真空傳播速度的不變性並不絕對，它的起伏值差不多是每秒、每平方米（真空的橫切面）50倍的10-18次方分之一。光在真空的傳播速度為每秒299,792,458米，物理學光速不變性的「絕對真理」也許要重新審定。

在過去的一個世紀，一個毋庸置疑的物理命題是：光速是一個恆定的常數，這一命題有一個主要的假想條件，即：真空是一種完全的「虛無」狀態。問題在於太空的真空屬性，實際上，太空不是「空無一物」的虛空，「什麼也沒有」的真空應該有點什麼，真空中極其微小的粒子對以極為特殊的方式顯示它們的存在，虛粒子對在真空內「跳進跳出」，一會兒在場，一會兒不在場，它們的存在方式或是妨礙、或是阻擋了光的傳播。

兩種新的理論以論文的形式發表在《歐洲物理雜誌》，兩種理論的共同之處在於：太空表現為一種真空狀態，真空實際上充滿成對的粒子，超小的粒子對構成了不同尋常的「量子空間」，粒子對在量子世界產生和消失的速度非常之快。巴黎第十一大學的馬塞爾·厄爾本是一篇論文的主要作者，他提出了一種觀點，光速和其它一些物理常數不是不變的物理量，對於量子真空場而言，它們是可以觀測的變化參數。

愛因斯坦的相對論以真空的光速絕對不變性為基礎，也許需要對相對論的這一前提進行一些修正，從修正公式獲得一個更令人滿意的結論。德國馬克思普朗克研究所的物理學家歌德·魯赫斯和路易斯·桑切斯·索托是另一篇論文的主要作者，他們提出了一種觀點：光在真空的傳播速度依賴於真空粒子的電荷，而不是依賴於粒子的質量，他們的理論解答了光為什麼似乎以恆定的方式在真空傳播的性質。

二：轉迅即逝的真空離子引起光速的波動

兩篇即發表在《歐洲物理學雜誌》的論文挑戰了物理學界關於真空性質的既有認識，位於法國奧爾賽的巴黎大學的馬塞爾·厄爾本和他的同事開展了一項研究，他們確定了一種量子狀態的發生機理，解釋了充滿真空的虛粒子擁有的波動能量，而真空固有的特性引起了光速的波動，真空的光速不一定是固定的常數，光速可能是波動的變數。厄爾本和他的同事第一次確立了細節性的量子物理機制，他們解釋了真空的磁化強度和極化（偏振），真空的導磁係數和電容率（介電常數），有限光速的物理量概念。在真空的每一個單位體積中，壽命短暫的粒子有一個有限的數量。以量子態粒子和光速的相關性為基礎，存在一種理論的可能性：真空中的光速不是固定的，光速的波動獨立於單個光量子、或光子的能量，光速的波動幅度大於由粒子的量子引力引起的波動。光速依賴於真空的時空特性，光子的傳播時間大約是每平方米（真空的橫切面）50阿托秒（10-18次方），藉助新的超速激光儀，科學家也許可以測量光子的運動速度。

德國埃爾朗根的馬克思普朗克研究所光物理學領域的物理學家歌德·魯赫斯和路易斯·桑切斯·索托進行了另一項研究，他們確定了物理常數，諸如：光速和自由空間的電阻抗只是一種標識，其本質的含義為基本粒子的總數量。真空是物理學家最感好奇和興奮的場域概念，真空在量子物理構架的意義上講不是絕對的「虛空」，真空實質上充斥著連續出現和消失的離子對，諸如：電子和正電子，夸克和反夸克，轉迅即逝的離子對存在於真空，這些真實的微小物體的壽命極為短暫。歌德·魯赫斯和路易斯·桑切斯·索托建立了數學物理的模型，作為一種電偶極子的虛的帶電粒子，它們是形成真空極化（偏振）現象的原因。真空的一種特別屬性是確定光速的關鍵因素，這種特別的性質是電阻抗。光速依賴於帶電粒子的平方數量，而不依賴於粒子的質量。如果兩位物理學家的理論是正確的，光度與真空的阻抗有關，而阻抗是一個衡量帶電粒子總數量的指標，那麼物理實驗的結果可以檢驗他們的理論構想。

（編譯：2013-3-29）

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