爱因斯坦相对论遇挑战 现代物理学或被重写

2011-9-26 09:28 来源: 新华网
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欧洲科学家发现中微子超光速现象

违背爱因斯坦相对论 现代物理学或被重写

这回,爱因斯坦错了?

  突破光速、超越时空是不少科幻小说的主题,但爱因斯坦的相对论断言光速是任何物质在真空中的最快速度,小说家的幻想没有依据。一些欧洲科学家在实验中发现,中微子速度超过光速。如果实验结果经检验得以确认,爱因斯坦提出的经典理论相对论将受到挑战。科学界认为这项发现是在爱因斯坦的理论上“炸开一个大洞”。

  快60纳秒

  意大利格兰萨索国家实验室“奥佩拉”项目研究人员使用一套装置,接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束,发现中微子比光子提前60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达,即每秒钟多“跑”6公里。“我们感到震惊。”瑞士伯尔尼大学物理学家、“奥佩拉”项目发言人安东尼奥·伊拉蒂塔托说。

  英国《自然》杂志网站22日报道这一发现。研究人员定于23日向欧洲核子研究中心提交报告。

  请同行核查

  “奥佩拉”项目发言人伊拉蒂塔托说,项目组充分相信实验结果,继而公开发表结果。“我们对实验结果非常有信心。我们一遍又一遍检查测量中所有可能出错的地方,却什么也没有发现。我们想请同行们独立核查。”

  这一项目使用一套复杂的电子和照相装置,位于格兰萨索国家实验室地下1400米深处。

  这不是爱因斯坦的光速理论首次遭遇挑战。2007年,美国费米国家实验室研究人员取得类似实验结果,但对实验的精确性存疑。

  可能撼动现代物理学基石

  这一最新发现可能撼动现代物理学的基石。法国物理学家皮埃尔·比内特吕告诉法国媒体,这是“革命性”发现,一旦获得证实,“广义相对论和狭义相对论都将打上问号”。

  欧洲核子研究中心物理学家埃利斯对这一结果仍心存疑虑。科学家先前研究1987a超新星发出的中微子脉冲。如果最新观测结果适用于所有中微子,这颗超新星发出的中微子应比它发出的光提前数年到达地球。然而,观测显示,这些中微子仅早到数小时。“这难以符合‘奥佩拉’项目观测结果。”埃利斯说。

  美国费米实验室中微子项目专家阿尔方斯·韦伯认为,“奥佩拉”可能存在测量误差。就韦伯而言,即使实验结果获得确认,相对论“仍是优秀理论”,只不过“需要做一些扩充或修正”。

  意大利研究人员在实验中发现中微子超光速

  问:“超光速”如何被发现?

  答:“奥佩拉”项目研究人员接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束,发现中微子比光子提前60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达,即每秒钟多“跑”6公里。过去两年,他们观测到超过1.6万次“超光速”现象。

  问:这项实验是否意味着相对论不再成立了?

  答:许多专家认为,即使实验结果获得确认,相对论“仍是优秀理论”,但“需要做一些扩充或修正”。但也有专家认为,如果真的证实这种超光速现象,其意义十分重大,整个物理学理论体系或许会因此重建。

  ■新闻词典

  爱因斯坦相对论

  爱因斯坦相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论讨论的是匀速直线运动的惯性参照系之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的常识性观念,提出了“时间和空间的相对性”,“四维时空”,“弯曲空间”等全新的概念。

  相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。

  中微子

  中微子是一种极为神秘的物质,在科学界有“鬼粒子”之称。虽然中微子在宇宙广泛出现,但是极难探测得到,科学家对它所知不多,1934年才确定它的存在,直至最近才确认中微子有质量。中微子从星体核聚变中产生,太阳便是其中一个产生地点。中微子是一种基本粒子,不带电,质量极小,几乎不与其他物质作用,在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子,每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。