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据美国宇航局Goddard太空中心消息，一项新的研究表明，爱因斯坦的“光速不变”理论即使在目前最严格的条件下仍然成立。那么这意味着什么呢？ *万能的“统一理论” 爱因斯坦说空间和时间实际上是一个单一实体：时空的两个方面，是一个四维的概念。这是他狭义和广义相对论的理论基础。例如广义相对论指出引力是质量扭曲了时空的结果，就象一个在床垫上的保龄球。 广义相对论是引力在宏观上的理论。量子力学是原子和亚原子微粒在微观上的理论。量子力学没有描述引力而是描述了其它三种基本力：电磁，强力和弱力。 科学家们很早就希望把这些理论融合成一个万能的“统一理论”以描述自然界的一切现象。人们先后提出了一些“统一理论”，如量子引力和 弦论；这些理论需要引入多维空间，同时会违反爱因斯坦狭义相对论的一些基本观点，如光速是一切物体所能达到的最大速度。 由量子力学导出的测不准原理暗示了在亚原子级，虚粒子，亦称量子扰动会时隐时现。许多科学家说时空本身是由量子扰动构成的。如果仔细看，电子扰动有点象泡泡或“量子泡沫”。有些科学家认为时空的量子泡沫能够减慢光速。泡沫对高能光子，如X射线和Gamma射线的减速作用要比低能光子如可见光和无线电更明显。 光速的变化将违反狭义相对论的基本原则--洛伦兹不变性。这将为“统一理论”提供线索。科学家们曾希望通过研究可见的宇宙范围最远处所传来的Gamma射线来寻找这种违反洛伦兹不变性的现象。因为在那里空间的量子泡沫可能会使光线推迟数十亿年到达地球。 *现有技术能力的局限 科学家们通过对地面和太空中的高能gamma射线进行观察，获得了关于时间、物质、能量和空间的基本特性在亚原子层以下的表现。在NASA的哥达德航天飞行中心工作的□洛伊德-斯达克(Floyd Stecker)博士是这项发现的主要负责人。 斯达克博士是在离我们地球近得多的地方发现洛伦兹不变性未被违反。他研究了从两个较近的星系所发出的Gamma射线。这两个星系是大约距我们5亿光年的Mkn 421 和Mkn 501，其中心有超大质量的黑洞。这类星系的Gamma射线在宇宙中与红外线光子相碰撞。碰撞的结果是Gamma射线和红外线光子被销毁，因为它们的能量转化成了反物质，亦称正电子。而这正符合爱因斯坦的质能方程E=mc^2， 斯达克博士等科学家指出通过对Mkn 421 和Mkn 501的直接观察获得了高能Gamma射线被销毁的证据，清楚地证明了洛伦兹不变性并未被违反，仍是具有生命力的。因为如果它被违反了，Gamma射线将会穿过银河系外的红外雾而不会被销毁。 斯达克认为，如果有一天我们发现洛伦兹不变性可以被违反，那至少是在千万亿分之一的数量级。而这超出了我们现有技术的探查能力。斯达克博士说：“这些结果也告诉我们弦论和量子引力论的正确形式必须也得符合洛伦兹不变性。”任何科学理论都有它成立的范围，超出这个范围就需要用更具有包容力的理论来阐述。旧的理论也就成了新理论里面的一个特例。“光速不变”理论在目前最严格的条件下仍然成立，寻找另外空间仍然停留在理论，而我们的技术能力还不足以对更微观进行研究。 |