愛因斯坦提出了“光速不變論”，然而并不是所有科學(xué)家都支持這一理論。日前，支持“光速可變論”的科學(xué)家提出了一項可以被驗證的預(yù)測。如果這一預(yù)測被證實，那么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(fā)生“彎曲”。
“光速不變論”是眾多物理理論的基礎(chǔ)，例如愛因斯坦的廣義相對論。這一理論在宇宙大爆炸后數(shù)秒內(nèi)模型的構(gòu)建中也發(fā)揮了重要作用。
然而，一些研究人員認(rèn)為，光速在宇宙形成初期要比現(xiàn)在快得多。目前，光速可變論的發(fā)起人之一、帝國理工學(xué)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(shù)值預(yù)測。
帝國理工官網(wǎng)發(fā)文指出愛因斯坦的物理理論面臨挑戰(zhàn)
宇宙中的結(jié)構(gòu)，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(qū)域之間會有微小差異。這些早期波動的數(shù)據(jù)以“譜指數(shù)”（ 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(jù)他們的理論，宇宙早期的波動受到光速變化的影響。基于這一理論，Magueijo教授和Afshordi博士構(gòu)建了一種模型來確定譜指數(shù)的具體數(shù)值。他們的研究最近發(fā)表在Physical Review D期刊上。
（論文地址：https://arxiv.org/pdf/1603.03312v2.pdf）
論文中對譜指數(shù)的預(yù)測，相比于普朗克衛(wèi)星的觀測結(jié)果
他們的模型預(yù)測譜指數(shù)的數(shù)值是非常精確的0.96478。宇宙學(xué)家目前正在對觀測到的譜指數(shù)進(jìn)行更精確的解析，因此上面提到的預(yù)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(yù)測值尚有一些誤差。
Magueijo教授說：“我們在20世紀(jì)90年代末提出的這一理論現(xiàn)在已經(jīng)趨于成熟，并且衍生出了一個可以被實驗觀測所證實的預(yù)測值。如果不久的將來證明這一數(shù)字是準(zhǔn)確的話，我們將不得不重新修改愛因斯坦的重力理論。
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(shù)具體預(yù)測數(shù)值的出現(xiàn)，它成為物理學(xué)家可以實際測量的東西。“假使這一預(yù)測正確的話，我們信以為真的自然規(guī)律都將不是現(xiàn)在的樣子?！?/strong>
光速可變論還有一個主要對手：宇宙膨脹說。宇宙膨脹說認(rèn)為，早期的宇宙經(jīng)歷了一個極快的膨脹階段，其速度要比當(dāng)前的宇宙膨脹速度快得多。
這些理論都需要克服物理學(xué)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(qū)域之間可以相互影響的情況下才能成立。如果光速是恒定的話，光就沒有足夠多的時間移動到宇宙邊緣，從而不能產(chǎn)生能量均勻分布的宇宙。
作為類比，我們可以想象，為了均勻地加熱房間，散熱器的熱氣必須穿過房間并且完全混合。宇宙與房間不同的是，我們觀察到的宇宙實在太大了，以至于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(xiàn)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(yù)測的方式下降。這種變化導(dǎo)致科研團(tuán)隊可以對目前的譜密度做出精確的數(shù)值預(yù)測。
而另一理論宇宙膨脹說則認(rèn)為，早期的宇宙非常非常小，然后突然爆炸膨脹。這一短時間的爆炸產(chǎn)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——一種只存在于“當(dāng)下”的場。
無論如何，被現(xiàn)代物理學(xué)奉為基石的理論正面臨重大挑戰(zhàn)，而結(jié)果或許不需要等太久就會水落石出。
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