物理定律在宇宙中是否都适用?

2016.09.20 来源: 互联网大字

对天体物理学的一个较大的批评之一就是它声称实际上知道数十亿光年外发生了什么(也就知道了几十亿年前)。毕竟，没有人在那里，所以谁敢说我们在地球上所知的物理学与遥远宇宙的物理学是相同的?这是一个有根据的批评。天体物理学假定物理学定律在宇宙各处都是一样的。这是一种*大的假设，因为我们*遥远的太空探测器才刚刚离开了太阳系。那么，我们如何知道我们的假设是合理的呢?

事实上，有一种方法来检验这种假设，那就是通过比较物理常数。在物理学中，诸如光速和电子的电荷等有些物理量总是有着相同的值。它们被称为物理常数，如果物理定律在哪里都是一样的，那么这些值应该是永远不会改变。

物理定律在宇宙中是否普适

如果任何这些常数发生变化，那么它将影响我们的观测。例如，如果光的速度改变，那么元素的光谱线也会改变。不仅是红移或蓝移会变化，而且光谱线之间的间距也会改变。所以，当我们观测宇宙中的遥远天体时，我们可以测量这些类型的关系是否会随时间而变化。

几项这些类型的实验已经完成，到目前为止，天文学家发现在实验的极限范围内**没有任何变化。例如，我们发现质子与电子的质量比在过去70亿年里的改变不超过十亿分之一，光速至少在数十亿年间也仍然保持恒定。

而在前两年的一篇新论文中，天文学家又发现了一个常数也是不变的，它就是万有引力常量G。引力常量决定了两个物体之间的万有引力大小。如果G越大，则引力就越大。

万有引力定律

这项研究观测了581颗Ia型超新星。在前面的文章中我们已经谈到这类超新星拥有相同的**星等(即亮度)，这就是为什么它们会被用作“标准烛光”来测量星系的距离。可以通过观测到随着时间的推移而逐渐变暗的方式来确定Ia型超新星，这是由于镍-56等元素的放射性衰变。如果引力常量随着时间的推移而改变，那这些超新星的**星等将相对于镍-56的衰变而改变。而天文学家发现，在这些超新星中并无可观测到的差异。这意味着万有引力常量G在过去90亿年里的改变了不超过一亿分之一。

再一次表明，宇宙的物理学似乎是普遍的。就我们的有限观测而言，物理学在各处各时皆相同。所以我们可以有信心，我们所观测到的宇宙可以利用我们在地球上所理解的物理学进行解释。

投稿作者：孤芳不自赏46

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