类星体4C37.43 Credit: NASA/STScI

据 Space.com 网站2006年7月11日报导，最近科学家研究发现物理学中一些基本常数诸如光速、将粒子锁在原子核内的强相互作用常数等，可能随时间变化，并不是真正意义上的常数。

虽然新观测到的常数与其现有值的差异很小，大约仅数百万分之一，但是意义深远：物理学的定律必须改写，而且还意味着我们的宇宙可能是十维的，除通常的四维时空外还存在另外的六个维度。

常数变化的证据主要来自对“类星体”(quasar)的研究。类星体是一种非常亮的物体，是迄今为止发现的最遥远的天体，由巨型黑洞提供能量。

天文学家研究这些远古光线的光谱，试图了解早期的宇宙是否与现在的不同。他们观察在地球与类星体间的云气所造成的吸收线(absorption lines)。这些光谱会确切告诉我们云气里有什么，因为每一种原子都有特别的“指纹”，也就是它吸收的电磁波有一组特定频率。

1999年墨菲与他的同事发现了第一个证明这些“指纹”随时间变动的确切证据，利用夏威夷Keck天文台的资料，他们观测到十亿年前类星体光谱与地球上测量的对应光谱有差异。由于向地球而来的光谱有些不太容易分辨，所以墨菲与其他研究人员最近進行了仔细的实验来确认类星体光谱确实出现偏移。

与光吸收谱线有关的常数是精细结构常数(Fine structure constant)，它是一个由光速等一些基本常数组合成的一个无量纲(dimensionless)常数。吸收谱线的变动意味着相关的一个或多个常数随时间发生了变化。研究发现过去的精细结构常数比现在的要小。

墨菲认为，可能所有的基本常数都随时间变动。这种观点已经有了新的证据。2006年4月，巴黎天文物理研究院科学家帕特里克．佩替基恩(Patrick Petitjean)和他的同事发现从类星体分子吸收谱得到的电子和质子质量比也发生了变化。佩替基恩说，这一变化可以解释为强相互作用耦合常数在宇宙早期比现在的大。

自然界中的常数随时间变化违反爱因斯坦的等效原理(equivalence principle)，这个原理说明无论何时何地测试原子核内或电磁场作用力都应该获得相同结果。基本粒子的“超弦理论”可以解释常数的变动。这个理论认为我们的宇宙实际上有十个维度，多余的空间维隐藏在我们能力所及之外，但是自然界“真正”的常数符合所有空间的定义。因此，如果这些隐藏的空间发生扩张或收缩，在我们所处的三维空间会观察到我们区域性的常数发生了变化。

墨菲表示目前的理论并不完整，在找寻现有理论漏洞的时候会找到新理论。变动的常数可能就是这样一个漏洞。

近年来科学家发现宇宙空间中正在或已经发生了剧烈的变化，星系频繁的碰撞和重组，大量星体的诞生或毁灭，超新星爆发和伽马射线爆发，这些变迁都有可能使一些物理规律发生了变化。

另外，目前的理论只是建立在我们能直接观测到的宇宙范围之内。因为不同的环境，不同的时空可能存在着不同的物理规律，随着观测范围的扩展，发现超出原来理论的现象也就不足为奇。光速不变的假说也仅仅在地球附近的空间中得到了验证，相对整个宇宙，地球甚至整个太阳系都显得太小。光速和其它一些物理常数在距离遥远的类星体附近也许和在地球附近的数值相有所不同。

參考資料﹕
http://www.space.com/scienceastronomy/060711_science_tuesday.html
http://chandra.harvard.edu/photo/2006/4c37/4c37_opt.jpg