วิทยาศาสตร์ไม่ชอบอะไรมากไปกว่าการหาวิธีใหม่ๆ ที่จะเตะทฤษฎีที่ได้รับการทดสอบมาอย่างดีให้หนักขึ้น และดูว่าเราไม่สามารถทำให้ทฤษฎีเหล่านั้นมีเลือดออกเพียงเล็กน้อยได้หรือไม่
เช่น แนวคิดที่ว่าเวลาขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์และแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง ในขณะที่มันถูกทดสอบแล้วด้วยการใช้นาฬิกาอะตอมซีเซียมที่มีความแม่นยำสูง ขณะนี้นักฟิสิกส์ได้ทำการทดสอบโดยใช้นาฬิกาอะตอมชนิดสตรอนเซียมที่แม่นยำยิ่งขึ้น และพวกเขาพบว่าไอน์สไตน์ยังคงได้รับชัยชนะ
นักวิจัยจากหอดูดาวปารีสในฝรั่งเศสได้จัดตั้งนาฬิกาอะตอมสตรอนเซียมรุ่นล่าสุดจำนวนหนึ่งทั่วยุโรปเพื่อทดสอบว่าความเร็วที่แตกต่างกันในขณะที่โลกหมุนส่งผลต่อเวลาสัมพัทธ์ของนาฬิกาเหล่านั้น เช่นเดียวกับของไอน์สไตน์หรือไม่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษคาดการณ์
เมื่อพิจารณาจากการทดสอบทฤษฎีนี้หลายครั้ง จึงไม่น่าจะมีใครคาดหวังการหักล้างทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษที่รุนแรงได้ในครั้งเดียว อย่างไรก็ตาม แม้แต่ความแตกต่างเล็กน้อยในระดับเล็กๆ ก็สามารถให้เบาะแสแก่นักฟิสิกส์ได้ว่าทฤษฎีที่ทรงพลังแต่เข้ากันไม่ได้ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัมสามารถแต่งงานกันได้
สำหรับใครที่งงๆนิดหน่อยนักฟิสิกส์ก็ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเพื่อทำนายพฤติกรรมของวัตถุขนาดใหญ่ เช่น กาแล็กซีและดวงดาว และกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อทำนายว่าอนุภาคขนาดเล็กมากจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบกันอย่างไร
ทั้งสองมีความแม่นยำอย่างเหลือเชื่อ แต่น่าแปลกที่ทั้งสองแนวคิดเข้ากันได้ไม่ดีนัก
โดยปกติแล้วนั่นไม่ใช่เรื่องใหญ่ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะเน้นไปที่ขนาดต่างๆ แต่เมื่อพูดถึงวัตถุขนาดใหญ่และเกล็ดเล็กๆ เช่น สิ่งที่เกิดขึ้นภายในหลุมดำฟิสิกส์เริ่มจะแปลกๆ และแม้แต่คณิตศาสตร์ที่ผ่านการทดสอบมาอย่างดีก็ยังพังทลายลง
ในแง่พื้นฐานจริงๆ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงและอวกาศเป็นส่วนใหญ่ ในขณะที่ลูกพี่ลูกน้องของมัน -ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ- เกี่ยวข้องกับเวลาและสถานที่
ส่วน "สัมพัทธภาพ" ของทฤษฎีเหล่านั้นอธิบายว่ากฎของจักรวาลปรากฏต่อผู้คนที่อยู่ในช่วงเวลาและพื้นที่ต่างกันอย่างไร
ตามกฎสัมพัทธภาพที่เรียกว่าค่าคงที่ของลอเรนซ์กฎทางกายภาพทั้งหมดจะเหมือนกัน ไม่ว่าคุณจะเคลื่อนที่ ยืนนิ่ง อยู่ใจกลางเมือง หรือลอยอยู่ในอวกาศ
น่าเสียดายที่มีปัญหาเล็กน้อย - กฎชุดเดียวกันบอกว่าแสงมี 'ความเร็วเดียวเท่านั้น' นโยบาย.
หากแสงสามารถไปได้เพียงความเร็วเดียวในสุญญากาศ คนสองคนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกันหรือได้รับผลกระทบจากการบิดเบี้ยวของแรงโน้มถ่วงของอวกาศ-เวลาจะต้องเห็นด้วยกับความเร็วนั้น
นั่นหมายความว่าพวกเขาทั้งสองจะต้องตกลงกันว่าแสงดูเหมือนจะเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 300 ล้านเมตรต่อวินาที (หรือต่ำกว่า 1 พันล้านฟุตต่อวินาที) แต่มุมมองของพวกเขาต่อเวลาของกันและกันกลับช้าลงแทน
นิสัยแปลกๆ เล็กๆ น้อยๆ ของฟิสิกส์ที่เรียกว่าการขยายเวลาได้รับวัดมากกว่าและอีกครั้ง- แม้กระทั่งการบังคับให้เรานำมาพิจารณาในวิชาคณิตศาสตร์ของดาวเทียม GPS ของเรา-
หากต้องการวัดความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ ในเรื่องเวลาที่ดูเหมือนจะเดินช้าลง ขึ้นอยู่กับว่าคุณเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน คุณต้องมีนาฬิกาที่เดินด้วยความแม่นยำสูง
การทดลองนี้ใช้สี่นาฬิกาขัดแตะแสงขึ้นอยู่กับ 'การติ๊ก' ของอะตอมสตรอนเซียมไม่กี่พันอะตอมซึ่งอาบไปด้วยแสงเลเซอร์ที่มีความเสถียรอย่างยิ่งในลักษณะที่ถูกบังคับให้เปลี่ยนระดับพลังงานประมาณ 430 ล้านล้านครั้งต่อวินาที
นาฬิกามีความเสถียรมาก โดยจะไม่สูญเสียหรือเพิ่มขึ้นเป็นวินาทีในรอบ 15 พันล้านปี ทำให้มีความแม่นยำมากกว่านาฬิกาอะตอมซีเซียมรุ่นก่อนหน้าถึงสามเท่า
นาฬิกาสตรอนเชียมสองเรือนตั้งอยู่ที่หอดูดาวปารีส หนึ่งเรือนที่เบราน์ชไวก์ในเยอรมนี และอีกหนึ่งเรือนที่เทดดิงตันในสหราชอาณาจักร จากนั้นทั้งหมดเชื่อมต่อกันโดยใช้ใยแก้วนำแสง ซึ่งนำเลเซอร์ไปเตะอะตอมให้เคลื่อนที่
เนื่องจากเมืองทั้งสามนั่งอยู่ที่ละติจูดที่ต่างกันบนโลก ทำให้ทั้งสามเมืองเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกันในขณะที่โลกหมุน ซึ่งในทางเทคนิคแล้วน่าจะหมายความว่าเวลาดูเหมือนจะไหลไปในมุมมองของอีกฝ่ายไม่เหมือนกัน
ด้วยการประสานนาฬิกาในระยะไกลด้วยเลเซอร์เดียวกัน ทีมงานจึงสามารถตรวจจับความถี่ที่แปรผันได้อย่างแม่นยำ ซึ่งสามารถบอกได้ว่านาฬิกาใดที่เดินเร็วหรือช้ากว่านาฬิกาอื่นๆ เล็กน้อย
เมื่อใช้การวัดเหล่านี้ นักวิจัยคำนวณพารามิเตอร์ที่เรียกว่า 'อัลฟา' ให้มีค่าน้อยกว่า 0.0000001 ซึ่งใกล้พอที่จะเป็นศูนย์ที่จำเป็นสำหรับพวกเขาในการสรุปว่าความแปรผันของลอเรนซ์ยังคงเหมือนเดิม
ขณะนี้งานวิจัยกำลังรอการตรวจสอบบนเว็บไซต์ก่อนเผยแพร่arXiv.orgแต่ถึงแม้ผลลัพธ์จะไม่ทำลายรากฐานใหม่ใดๆ ก็ตาม แต่ก็ยังควรพิจารณาให้ดีจนกว่าจะผ่านการทบทวนจากผู้ทรงคุณวุฒิ
แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าตัวเลขนั้นมากพอที่จะบอกว่ารูปแบบลอเรนซ์ถูกละเมิด?
"ผลที่ตามมาทันทีก็คือไม่มีใครเชื่อ" นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ซาบีน ฮอสเซนเฟลเดอร์ ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยนี้บอกกับอนิล อานันทัสวามี ณนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่-
“แรงโน้มถ่วงเชิงปริมาณ [ธรรมชาติของ]สสารมืด, และพลังงานมืด- นี่เป็นคำถามสำคัญสามข้อที่การละเมิดค่าคงที่ของ Lorentz จะเป็นข้อบ่งชี้ที่สำคัญอย่างยิ่งเกี่ยวกับธรรมชาติของทฤษฎีพื้นฐาน"ฮอสเซนเฟลเดอร์กล่าว-
ดูเหมือนวันเว้นวัน งานของไอน์สไตน์กำลังได้รับการทดสอบในนาฬิกาอะตอมขนาดเล็กหรือในนาฬิกาอะตอมขนาดมหึมาของกาแลคซีอันห่างไกล-
ไม่ใช่ว่าผู้คนไม่ไว้ใจผู้ชายคนนี้ ยิ่งไปกว่านั้น การค้นพบที่แปลกประหลาดและน่าเย้ายวน เช่น สสารมืด หรือความคิดที่ดีที่สุดสองประการของเราในวิชาฟิสิกส์นั้นเข้ากันไม่ได้ ก็หวังว่าจะยังมีช่องว่างอยู่บ้างในระดับหนึ่ง
ในตอนนี้ ยังไม่มีสัญญาณว่าจะมีห้องกระดิกเล็กน้อยเพื่อให้ทฤษฎีสัมพัทธภาพผิดพอที่จะเปิดช่องให้กลศาสตร์ควอนตัมได้
บางทีเราแค่ต้องเตะทฤษฎีนั้นให้หนักขึ้นอีกหน่อยในครั้งต่อไป
