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物理学的基本定律,似乎都是放之四海而皆准的永恒定理。比如,所有的质子均带等量的电荷,光永远以一个速度行进,等等。然而,一些新提出的现实模型却容许常数出现变动,有的天文学家甚至宣称,已经观测到常数的微小变化(不过这些研究尚存争议)。但与此同时,实验室中获得的结果却始终稳定不变,比如我的实验室测量出的电子磁性强度(就我所知,这是对基本粒子性质所进行的精度最高的测量)。不过,如果在数千年的时间里反复进行这个实验,说不定会探测到常数的变化。
为了测量电子的磁性,更确切地说是“磁矩”(磁矩是亚原子粒子的一种特性,相當于条形磁铁的磁场强度),我们用静电场将单个电子约束在一个平面内,并通过磁场迫使该电子作圆周运动。我们让实验装置的温度保持在0.1开(绝对零度以上0.1度)以下,从而使电子在最低能态上运动。然后,我们用射频波使电子的磁性翻转。由于电子的响应(特别是磁性翻转的速率)与它的磁矩有关,这样我们就能够以高达3/10-13的精度测定其磁矩。
如果在整个宇宙历史中,磁矩曾出现千分之一的变化,而且这一变化一直以固定的速率发生,那么我们的实验应该能够测出来。当然,科学永远也无法证明某个参数是绝对固定不变的,它所能证明的只是变动率极其小。而且,现今的变动率有可能远低于早期宇宙时的,因此在实验室中测到这种变化非常困难。不过,如果我们在10 000年内,反复进行实验而又没有观测到任何变化,那些预测常数变化的理论而言在这种稳定性面前可能就站不住脚了(比如,有人宣称,通过对遥远类星体发出的光进行观察,他们检测到,自宇宙早期以来,电磁相互作用的强度发生了微小变化)。
当然,随着科技不断进步,实验室的技术肯定会不断改进。我认为,未来有了更先进的方法相助,我们一定能在远短于10000年的时间内取得更大的进展。
为了测量电子的磁性,更确切地说是“磁矩”(磁矩是亚原子粒子的一种特性,相當于条形磁铁的磁场强度),我们用静电场将单个电子约束在一个平面内,并通过磁场迫使该电子作圆周运动。我们让实验装置的温度保持在0.1开(绝对零度以上0.1度)以下,从而使电子在最低能态上运动。然后,我们用射频波使电子的磁性翻转。由于电子的响应(特别是磁性翻转的速率)与它的磁矩有关,这样我们就能够以高达3/10-13的精度测定其磁矩。
如果在整个宇宙历史中,磁矩曾出现千分之一的变化,而且这一变化一直以固定的速率发生,那么我们的实验应该能够测出来。当然,科学永远也无法证明某个参数是绝对固定不变的,它所能证明的只是变动率极其小。而且,现今的变动率有可能远低于早期宇宙时的,因此在实验室中测到这种变化非常困难。不过,如果我们在10 000年内,反复进行实验而又没有观测到任何变化,那些预测常数变化的理论而言在这种稳定性面前可能就站不住脚了(比如,有人宣称,通过对遥远类星体发出的光进行观察,他们检测到,自宇宙早期以来,电磁相互作用的强度发生了微小变化)。
当然,随着科技不断进步,实验室的技术肯定会不断改进。我认为,未来有了更先进的方法相助,我们一定能在远短于10000年的时间内取得更大的进展。