这真空中的光速, 或者C,几乎是物理学中最基本的常数——根据,重力以相同的速度传播。
但一项新的研究表明,光速可能并不总是这个速度。 事实上,在早期宇宙中,光的速度可能超过了引力,这一新假设可以解决物理学中最大的问题之一。
最重要的是,与理论物理学中提出的许多假设不同,这个假设实际上可以得到检验,因此我们应该能够在未来几年内找出它是否正确。
那么光速和引力首先有什么问题呢? 这个难题来自宇宙诞生之初,一种叫做“地平线问题。
地平线问题基本上涉及这样一个事实:宇宙在光粒子(或光子)有时间到达宇宙的所有角落之前很久就达到了均匀的温度。
如果真空中的光速确实是恒定的,并且一直都是恒定的,那么宇宙是如何升温得如此之快的呢?
通常这个问题的解决思路是通货膨胀——这表明宇宙早期经历了一段巨大的膨胀时期。
该假设认为,当宇宙很小且凝聚时,当光没有那么远的距离时,温度一定已经趋于平衡,然后它迅速增长。
这是有道理的——只是没有人知道通货膨胀为何开始或停止,而且也没有办法对其进行测试。
加拿大周边研究所的物理学家 Niayesh Ashfordi 和伦敦帝国理工学院的 João Magueijo 现在提出了另一种假设。
他们的想法是这样的:在宇宙诞生之初,光和引力以不同的速度传播。
这可能意味着过去光的传播速度比现在更快,或者引力的传播速度可能更慢。
不管怎样,“如果光子的移动速度比重力快,这将使它们足够远,使宇宙更快地达到平衡温度,”研究人员告诉迈克尔·布鲁克斯新科学家。
目前,这只是一个假设。 但真正令人兴奋的部分是它实际上可以被测试。
如果假设成立,则会在签名中留下一个特定的签名辐射——我们今天仍然可以探测和研究的大爆炸的剩余辐射。
该团队能够计算出,如果他们的假设正确,一个称为光谱指数的值(描述宇宙中的初始密度波纹)将具有固定值:0.96479。
有趣的是,最新的光谱指数图去年报道过由普朗克卫星绘制宇宙微波背景图的值约为 0.968,与光和重力曾经以不同速度传播时您期望看到的数字相差不远。
来自普朗克卫星的更多数据将能够一劳永逸地显示这些数字是否匹配。
如果他们不这样做,团队也不会介意。
“那太好了——我不必再考虑这些理论了,”马盖乔告诉新科学家。 “光速随重力速度变化的这一整类理论都将被排除。”
但如果宇宙微波背景的光谱指数确实与预测值相符,那么它将对我们对物理学的理解产生巨大的影响。
目前,宇宙在量子尺度(量子力学)上的运行方式与在可见尺度上的运行方式(),而物理学家正在拼命寻找一种“量子引力理论”来试图将两者统一起来。
“如果马盖乔的理论和观察之间存在良好的契合,它可以弥合这一差距,增加我们对宇宙最初时刻的理解,”布鲁克斯说。
“我们有一个宇宙模型,它包含了在某个时刻必须存在新物理学的想法,”添加了马盖乔。 “显然,这很复杂,但我认为最终会有一种方法从这种宇宙学中了解量子引力。”
该研究将发表在物理评论11 月 28 日发布,但您现在可以阅读全文:arXiv.org。