我們可能聽說過在科幻小說《三體》中最厲害的武器是由頂級文明開發(fā)的，以控制物理定律進(jìn)行打擊的，比如最著名的“二向箔”，將愚蠢人類的太陽系拍成了一幅畫。
這些科幻的概念有可能成真嗎？就最近的一項發(fā)現(xiàn)來看，還真的有可能：澳大利亞南威爾士大學(xué)的研究人員已成功對一個距地球約130?億光年的類星體進(jìn)行了四次觀測，認(rèn)為精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的數(shù)值已較此前發(fā)生了變化。
什么是精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)？
很簡單的一個式子
e是一個電子所帶的電量，通常被認(rèn)為是電荷的最小單位
c是光速，30萬千米每秒，是已知宇宙的速度上限
h是普朗克常量，這是決定了單個光子能量大小的標(biāo)尺
精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)α是什么意義？
它第一次出現(xiàn)在人們視野中的時間是20世紀(jì)初，當(dāng)物理學(xué)家對氫原子的光譜進(jìn)行研究時，認(rèn)識到這些分布不均的光線條或許與電子的軌道有關(guān)，大名鼎鼎的尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)提出了第一個最接近真相的氫原子軌道模型。
電子有固定的軌道，當(dāng)在不同軌道間跳躍時就會釋放不同能量大小的光子，光子的能量決定了其頻率，所以氫原子所能放出光的顏色也是固定的，這就是所謂的光譜。
但后來出現(xiàn)了一些問題，更精確的測量顯示氫的光譜與模型預(yù)測的光譜存在細(xì)微的差距，不過很快就被另一位物理學(xué)家阿諾德·索末斐(Arnold Sommerfeld)給完善了，他將玻爾的模型進(jìn)行了微調(diào)，最終幾乎完美地在數(shù)學(xué)上解決了氫的光譜解釋問題。
因為這是在玻爾的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的更細(xì)小的結(jié)構(gòu)差別，所以這一現(xiàn)象被稱為“原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)”，而索末斐發(fā)現(xiàn)每兩個精細(xì)軌道間的能級差正比于某個常數(shù)的平方，這個常數(shù)最終解出來的結(jié)果就是α，所以這個常數(shù)就被稱為“精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)”
在當(dāng)時索末斐并沒有意識到這個常數(shù)更深刻的意義，而隨著研究的深入物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它其實表征的意義為“電磁相互作用的強(qiáng)度”，即所有帶電粒子相互作用的強(qiáng)度關(guān)系。
也就是說，這個常數(shù)定義了原子該是什么樣，原子之間的作用力該是什么樣?？紤]到我們生活的宏觀世界只有電磁力與引力兩種力，細(xì)分起來我們所研究的99.9%的力都是電磁力，所以完全可以這么說：精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)決定了我們世界是什么樣的！
精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)α不一致會怎么樣？
而這一次物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)的問題可就不得了了，如果此觀測本身沒有技術(shù)上的錯誤，也就意味著130億光年外的物理規(guī)律與我們不一樣，用比較專業(yè)說法叫宇宙不具備“各向同性”。
在過去我們認(rèn)識中的宇宙是單純且美妙的，但隨著物理學(xué)的不斷進(jìn)步這些直覺統(tǒng)統(tǒng)被打碎，比如最著名的個是絕對時間的覆滅。想象一下在未來你有一位親人移民到了火星，在中秋佳節(jié)思念他時也一定會這么想：“此刻的他在做什么呢？”但事實是你與這位親人有足足5分鐘的永恒距離，就算是思念也要5分鐘才能抵達(dá)，你和他沒有共同的“此刻”。
而至少在目前我們對世界的研究中，這個宇宙還是比較靠譜的，所以我們會認(rèn)為宇宙具備“各向同性”，即我們在地球上用的所有公式，在火星上、三體星上甚至是其它星系也同樣適用。
但沒有人給我們打包票，只是迄今為止從來沒有發(fā)現(xiàn)過反例而已，因為天文學(xué)家所能觀測到的最遠(yuǎn)恒星的光譜都與理論一致，才給了我們這樣的自信。如果這一次的實錘為真的話，那么處處合理的宇宙可能又要遭到一次顛覆。
大顛覆就要來了？
那現(xiàn)在是不是就可以說物理學(xué)新大陸的旗幟已經(jīng)從地平線上露出來了呢？并沒有，說實話就我個人來看或許還沒有那么樂觀。當(dāng)年類星體在被觀測到時呈現(xiàn)出了不可思議的譜線，一時間眾說紛紜——難道宇宙中存在我們無法理解的元素？
當(dāng)然奇跡并沒有發(fā)生，我們現(xiàn)在知道只是因為這些天體距離我們太遠(yuǎn)了，在宇宙膨脹的作用下發(fā)生了超出多數(shù)人想象力的紅移而已，其實本質(zhì)上還是那幾個我們熟悉的老朋友。
這一次的新觀測結(jié)果恐怕依然難免落入俗套，或許是某個被實驗團(tuán)隊忽視的影響，又或許是某種并非在理解之外只是還沒有注意到的物理現(xiàn)象，我們的世界就總是那么單調(diào)且枯燥，真正的突破只屬于極少數(shù)觸摸真理大門之人，多數(shù)人摸到的只是一個命運的玩笑。
我是酋知魚，一條好久不怎么寫文章的科學(xué)作者，歡迎關(guān)注同名拱豬號！
