科技前沿 光速难道可变吗？

科技前沿 光速难道可变吗？

我们原来做过一期关于“光速”的特刊，介绍了光速和相对论。其中最重要的理念，就是“光速是一个常数”。所谓常数，意思是不会更改，光在真空中的速度是恒定的，一秒钟是299792458米，约等于每秒30万千米。由于光速是恒定的，所以可以用光速来衡量时间和空间。

光速的恒定不变，是现代物理学的根基之一。从19世纪的麦克斯韦，到20世纪的爱因斯坦，乃至到21世纪的当下，无论科学家们如何研究，光速都是不可变的，也正由于其不可变，狭义相对论和广义相对论才可以实现。然而，一些研究者认为，光速是可变的，这不是说光速在不同情况下速度不同，也不是说我们能改变光速，而是说早期宇宙中的光速比现在要快的多。

“光速可变”是个革命到近乎疯狂的想法，因为如果说宇宙早期光速和现代不同，等于说自然法则是可以更改的。古代人一直认为，自然法则是可以被上帝随意更改的，然而自17世纪法国学者笛卡尔建立现代哲学体系以来，一个基本的概念就是自然法则不可动摇，没有力量能更改。如果光速可变，等于我们整个物理学乃至于科学哲学体系都要重新编写。

在以前，光速可变论只会在科幻小说里出现，好比说刘慈欣的名著《三体》就认为高级文明在不断更改光速。然而现在光速可变论已经可以接受真实世界的实验检测了。伦敦帝国理工学院教授Joao Magueijo 和加拿大圆周理论物理研究所的Niayesh Afshordi，提出了一个可以验证的实验，预测了宇宙早期各个地区的密度差异“谱指数”是0.96478，这和现有的数值0.968有一些差异。现在科学家们正在加紧研究，过一段时间就会得出最后的数字结论，如果真的符合光速可变论者的预测，那将会在物理学界引爆轩然大波。

为什么会有光速可变论的出现呢？那是因为人类在观测宇宙的时候，发现了一个令人百思不得其解的奇怪现象。在没有灯光的野外，举头看天，如果天气晴好的话，可以看到美丽的星空，这似乎很正常。然而，无论在全世界任何地方，无论往哪个方向观测，都能看到差不多的星空，这就很奇怪了，因为这说明宇宙的密度是均匀的，没有哪个方向星星特别多，哪个方向星星特别少，哪里都差不多。

宇宙的密度如此均匀，说明各个地方是有联系的，因为如果各个地方的星空都是随机分布的，那在宇宙的范围内，做到均匀的概率是约等于0，简言之就是不可能的。举个例子吧，扔硬币，正面和反面的概率各是百分之五十，你扔了一亿次，结果全是正面，这个概率是多少？就是约等于0。既然宇宙的星空分布不是随机的，那就一定要有内在联系。宇宙各个地方要有联系，和光速有什么关系呢？那是因为宇宙在刚刚诞生的时候，经历了一场飞速膨胀，空间膨胀速度远远快于光速，如果说光速是物质传播速度的上限，那么在大爆炸时，宇宙的各个部分根本无法互相联系。

光速可变论者认为，宇宙早期的光速超级快，以至于可以在宇宙大爆炸的时候跟上宇宙的膨胀，从而保证宇宙的均匀。后来随着宇宙膨胀的减速，光速也降了下来，变成了今天所知的光速。与此相对，传统物理认为，宇宙在快速膨胀之前，就已经完成了均匀的分配，以至于膨胀之后还是均匀的，不需要光速可变。但是传统物理的理论也远非完善，需要进一步的解释。

总之，光速可变已经不再是小说家们的假说，它成了一个可预言，可证伪的科学假设，我们不妨拭目以待，看看科学家们会给出什么样的结果。无论结果是什么，都将是人类研究宇宙进程中值得纪念的一步。