我可否將你比做一個(gè)夏日？

但你比夏日更加溫柔。

狂風(fēng)會(huì)把五月的花苞吹落地，

夏天也嫌太短促，匆匆而過(guò)。

有時(shí)太陽(yáng)照得太熱，

常常又遮暗他的金色的臉；

美的事物總不免要凋落，

偶然的，或是隨自然變化而流轉(zhuǎn)。

但是你的永恒之夏不會(huì)褪色，

你不會(huì)失去你的俊美的儀容；

死神不能夸說(shuō)你在它的陰影里面走著，

如果你在這不朽的詩(shī)句里獲得了永生；

只要人們能呼吸，眼睛能看東西，

此詩(shī)就會(huì)不朽，使你永久生存下去。

莎士比亞的這首十四行詩(shī)中不僅描述愛(ài)情，也包含了詩(shī)人對(duì)于無(wú)常和永恒的思考，一切事物都會(huì)隨自然流轉(zhuǎn)，一切都在恒久的變化中。物理學(xué)家們卻少有這樣的困擾，他們相信可以找到物理定律來(lái)描述和預(yù)測(cè)宇宙。物理定律是物理學(xué)家們的依賴和信仰，他們相信，在宇宙中的任何一個(gè)角落，物質(zhì)都一定會(huì)遵循同樣的定律運(yùn)動(dòng)，時(shí)空都一定可以用同樣的方程來(lái)描述。這個(gè)似乎天然正確的想法最近卻受到了一些物理學(xué)家的質(zhì)疑，這一切，是從物理學(xué)的常數(shù)開(kāi)始的。

在所有的物理理論中，總會(huì)有一些不變量經(jīng)常出現(xiàn)，它們就是物理學(xué)常數(shù)。為了提高實(shí)驗(yàn)精度，人們需要物理學(xué)常數(shù)的數(shù)值越精確越好，但這些常數(shù)很少可以被直接測(cè)量得出，大多都需要一系列的實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)。一個(gè)物理學(xué)常數(shù)的數(shù)值通常都與很多看起來(lái)不相關(guān)的現(xiàn)象聯(lián)系，只有極少數(shù)完全獨(dú)立，只能通過(guò)測(cè)量得到。例如普朗克常數(shù)h、光速c、引力常數(shù)G和精密結(jié)構(gòu)常數(shù)——人們用希臘字母α來(lái)表示，這些物理學(xué)基本常數(shù)構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。我們生活中的大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上都是由物理學(xué)基本常數(shù)所定義，比如“1米”的定義是光在真空中旅行1/299792458秒所經(jīng)過(guò)的距離。而在1967年定義沿用至今的關(guān)于“1秒”的時(shí)間長(zhǎng)度則是：“銫133原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射的9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間。”在原子能級(jí)之間躍遷所花費(fèi)的時(shí)間則是由α所決定。

但是也有物理學(xué)家一直在懷疑，這些物理學(xué)基本常數(shù)在隨著時(shí)間和空間的變化而改變，我們?cè)?jīng)最信賴的物理學(xué)的基石，變得不再像想象中的那么可靠。首當(dāng)其沖的便是精密結(jié)構(gòu)常數(shù)α，這個(gè)物理學(xué)基本常量是在1916年由德國(guó)物理學(xué)家阿諾德·索莫菲（ArnoldSommerfeld）提出來(lái)引入物理學(xué)的，它通常的表達(dá)方式是電子電量的平方與普朗克常數(shù)和光速的乘積之比，最初是用來(lái)描述原子的軌道中電子速度與真空中的光速之比。但是量子電動(dòng)力學(xué)（QED）并未通過(guò)推論給出這個(gè)常數(shù)的數(shù)值，它的數(shù)值人們只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)得，約等于1/137，這也是至今為止人類(lèi)測(cè)量的最精確的常數(shù)之一。隨后科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了這個(gè)常數(shù)在其他理論中的應(yīng)用，它同時(shí)也被稱為耦合常數(shù)，用來(lái)描述電子與質(zhì)子相互作用的強(qiáng)度。在結(jié)合弱相互作用和電磁相互作用中α也有重要作用，α也影響著原子與光子之間的相互作用，可以說(shuō)，它影響著我們身邊的一切。

但為什么α是現(xiàn)在我們觀測(cè)到的這個(gè)數(shù)值？它是一直不變的嗎？正如量子電動(dòng)力學(xué)的奠基人之一——理查德·費(fèi)曼所說(shuō)，這是一個(gè)“最深刻也是最優(yōu)美的問(wèn)題”。從1936年起，英國(guó)物理學(xué)家保羅·狄拉克（Paul Dirac）就懷疑一切物理常數(shù)都會(huì)隨著時(shí)間和空間改變，這個(gè)想法啟發(fā)了澳大利亞和英國(guó)的三所大學(xué)組成的一個(gè)研究小組，他們從1998年開(kāi)始至今一直在探索物理定律和物理學(xué)基本常數(shù)是不是真的一成不變。

驗(yàn)證物理學(xué)基本常數(shù)在大的時(shí)間和空間尺度下是否仍然恒常，科學(xué)家們自然又把目光投向了遙遠(yuǎn)的宇宙。這次給科學(xué)家們提供參照的是一種叫做“類(lèi)星體”的具有超大質(zhì)量的星體，這種星體多居住在距離地球極為遙遠(yuǎn)的星系中央，具有超大的質(zhì)量，大于很多星系（包括銀河系）中央的巨型黑洞。當(dāng)類(lèi)星體與其他恒星相撞時(shí)，因?yàn)槠渚哂芯薮蟮哪芰?，?huì)在瞬間發(fā)出強(qiáng)烈的蓋過(guò)整個(gè)星系的光芒。發(fā)射光芒的類(lèi)星體就像是宇宙中熊熊燃燒的火炬，即使隔著幾十億光年的距離，它發(fā)出的原本具有連續(xù)光譜的光線也可以到達(dá)地球。

光線從遙遠(yuǎn)的宇宙深處到達(dá)地球需要長(zhǎng)時(shí)間的跋涉，其間會(huì)穿越星際氣體。星際氣體大多是由宇宙中最常見(jiàn)的物質(zhì)——?dú)浣M成的，還包含其他一些地球上常見(jiàn)的重離子。當(dāng)具有連續(xù)光譜的光經(jīng)過(guò)星際氣體時(shí)，一些元素會(huì)吸收光譜中的某些特定頻率的譜線，而且每一種元素吸收的譜線都如同人的指紋一樣有所不同。因此，當(dāng)這些來(lái)自遠(yuǎn)古宇宙的幾十億光年之外的光經(jīng)過(guò)了幾十億年的旅行來(lái)到地球上（宇宙的年齡約為137億年），其中某些頻率的光已經(jīng)被星際氣體所吸收，因此人們接收到的光譜變成像條形碼一樣的斷斷續(xù)續(xù)，講述著它一路的遭遇，科學(xué)家們就可以通過(guò)光譜來(lái)分析它走過(guò)的時(shí)間和距離。澳大利亞新南威爾士大學(xué)的物理學(xué)家約翰·韋伯（John Webb）等人分析了接收到的類(lèi)星體光譜，然后與地球上的譜線進(jìn)行對(duì)比，他們發(fā)現(xiàn)，兩者稍有不同，這給了他們很大啟示。

元素吸收光譜的頻率主要由α確定，（除去紅移的因素），如果來(lái)自遙遠(yuǎn)宇宙的光譜結(jié)構(gòu)與地球上的不同，則說(shuō)明α并不是一個(gè)不隨時(shí)間和空間而改變的恒定常數(shù)，甚至可以說(shuō)，α的變化說(shuō)明了宇宙的質(zhì)地是可以隨著時(shí)間和空間而改變的。但是，α究竟是隨時(shí)間而改變還是隨空間而改變？韋伯繼續(xù)著他的實(shí)驗(yàn)。他使用兩臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)：長(zhǎng)達(dá)10米的Keck天文望遠(yuǎn)鏡位于夏威夷，用來(lái)觀測(cè)北方天空；一臺(tái)位于智利的超大望遠(yuǎn)鏡用來(lái)觀測(cè)南方天空。把兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡得到的觀測(cè)結(jié)果加上地球上的結(jié)果對(duì)比來(lái)看，韋伯發(fā)現(xiàn)，在北方天空，距離地球越遠(yuǎn)，α就變得越?。欢谀戏教炜談t恰恰相反，距離地球越遠(yuǎn)，α就會(huì)變得越大，地球上的α數(shù)值則正處于這兩者之間。由此，韋伯等人得出結(jié)論：α的數(shù)值并不是隨時(shí)間改變，而是隨著空間而改變，α這個(gè)在量子電動(dòng)力學(xué)理論中處于中心位置的常數(shù)并不是恒常不變的。

2011年10月，聲名卓著的《物理評(píng)論通訊》（Physical Review Letters）發(fā)表了韋伯等人關(guān)于這個(gè)觀測(cè)結(jié)果的論文，自然而然立即引起了大多數(shù)科學(xué)家的懷疑。正所謂“超乎尋常的聲明需要超乎尋常的證據(jù)”，韋伯等人的結(jié)論如果正確，將會(huì)顛覆物理學(xué)家們長(zhǎng)久以來(lái)的觀念：物理學(xué)中的常數(shù)將不再是恒常不變，不僅是對(duì)物理學(xué)至關(guān)重要的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)可以隨空間改變，它會(huì)不會(huì)也在隨時(shí)間改變？同時(shí)，像光速、引力常數(shù)、普朗克常數(shù)等人們反復(fù)精心計(jì)算的常數(shù)也變得可疑起來(lái)。物理公式呢？科學(xué)家們?cè)詾樵谟钪娴拿恳粋€(gè)角落，物理定律都是一樣的，現(xiàn)在這個(gè)信心也會(huì)隨之動(dòng)搖，物理學(xué)的根本意義在哪里？難道以后會(huì)出現(xiàn)“具有地球特色的物理學(xué)”？更多的物理學(xué)家對(duì)此的態(tài)度自然是懷疑，并且在等待更多的結(jié)果，他們認(rèn)為韋伯等人的觀測(cè)結(jié)果有誤差。在可觀測(cè)的宇宙中，向不同方向的天空觀測(cè)到的α數(shù)值大約1/100000的差別，很有可能是由系統(tǒng)誤差造成的。要進(jìn)一步證實(shí)韋伯等人的結(jié)論，還必須拿出更令人信服的證據(jù)才行。科學(xué)家們期待在未來(lái)，通過(guò)更精確的技術(shù)，比如用超級(jí)精確的原子鐘測(cè)量α，就可以幫助他們進(jìn)一步確認(rèn)這個(gè)讓人感到匪夷所思的結(jié)論。

在由α所引發(fā)的討論中，另一個(gè)原理自然又進(jìn)入了人們的話題，這就是“人擇原理”（Anthropic Principle）。α的數(shù)值如果稍微改變一些，宇宙中將不可能合成碳元素，自然而然也就不會(huì)出現(xiàn)地球上的碳基生命；或者宇宙中將無(wú)法進(jìn)行聚變，整個(gè)宇宙會(huì)變得寒冷而無(wú)法出現(xiàn)任何生命。為什么一切物理學(xué)基本常數(shù)都如此地適合人類(lèi)生存？德國(guó)物理學(xué)家馬克斯·玻恩（Max Born）就曾經(jīng)說(shuō)：“α只能是現(xiàn)在的這個(gè)值，這就是自然界的法則。對(duì)它的解釋也必定是自然哲學(xué)的中心問(wèn)題?！比绻锢韺W(xué)基本常數(shù)可以隨空間變化，人擇原理則會(huì)有新的解釋?zhuān)何覀冎皇浅霈F(xiàn)在了宇宙中適合我們出現(xiàn)的時(shí)間和地點(diǎn)而已。莎翁說(shuō)：“美貌、智慧、門(mén)第、體力、事業(yè)、愛(ài)情、友誼和仁慈，都必須聽(tīng)命于嫉妒而無(wú)情的時(shí)間?！边@句話，此時(shí)想來(lái)，更是多了一層深意。