地球上的物理定律在宇宙中是否普適？

對天體物理學的一個較大的批評之一就是它聲稱實際上知道數十億光年外發生了什麼（也就知道了幾十億年前）。畢竟，沒有人在那裡，所以誰敢說我們在地球上所知的物理學與遙遠宇宙的物理學是相同的？這是一個有根據的批評。天體物理學假定物理學定律在宇宙各處都是一樣的。這是一種巨大的假設，因為我們最遙遠的太空探測器才剛剛離開了太陽系。那麼，我們如何知道我們的假設是合理的呢？

事實上，有一種方法來檢驗這種假設，那就是通過比較物理常數。在物理學中，諸如光速和電子的電荷等有些物理量總是有著相同的值。它們被稱為物理常數，如果物理定律在哪裡都是一樣的，那麼這些值應該是永遠不會改變。

物理定律在宇宙中是否普適

如果任何這些常數發生變化，那麼它將影響我們的觀測。例如，如果光的速度改變，那麼元素的光譜線也會改變。不僅是紅移或藍移會變化，而且光譜線之間的間距也會改變。所以，當我們觀測宇宙中的遙遠天體時，我們可以測量這些類型的關係是否會隨時間而變化。

幾項這些類型的實驗已經完成，到目前為止，天文學家發現在實驗的極限範圍內完全沒有任何變化。例如，我們發現質子與電子的質量比在過去70億年里的改變不超過十億分之一，光速至少在數十億年間也仍然保持恆定。

而在前兩年的一篇新論文中，天文學家又發現了一個常數也是不變的，它就是萬有引力常量G。引力常量決定了兩個物體之間的萬有引力大小。如果G越大，則引力就越大。

萬有引力定律

這項研究觀測了581顆Ia型超新星。在前面的文章中我們已經談到這類超新星擁有相同的絕對星等（即亮度），這就是為什麼它們會被用作「標準燭光」來測量星系的距離。可以通過觀測到隨著時間的推移而逐漸變暗的方式來確定Ia型超新星，這是由於鎳-56等元素的放射性衰變。如果引力常量隨著時間的推移而改變，那這些超新星的絕對星等將相對於鎳-56的衰變而改變。而天文學家發現，在這些超新星中並無可觀測到的差異。這意味著萬有引力常量G在過去90億年里的改變了不超過一億分之一。

再一次表明，宇宙的物理學似乎是普遍的。就我們的有限觀測而言，物理學在各處各時皆相同。所以我們可以有信心，我們所觀測到的宇宙可以利用我們在地球上所理解的物理學進行解釋。

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