瑞士‧歐實驗發現粒子‧挑戰愛因斯坦相對論


(瑞士)歐洲研究人員9月22日宣佈,在實驗中發現有“鬼粒子”之稱的中微子,其速度能夠比光速更快,挑戰愛因斯坦“相對論”強調沒有物質能夠快過光速的物理學最根本定律之一,消息惹來國際物理學界議論紛紛,因為若發現屬實,將改寫人類對宇宙和時空的認識,甚至再掀時光旅行是否可行的爭論。但無論是科學界還是負責這次研究的專家,都對這次實驗得出的發現,持謹慎態度,希望全球科學家能共同探究原因,包括實驗是否有錯。

實驗是由意大利格蘭薩索(Gran Sasso)國家實驗室,以及位於瑞士的全球最大粒子物理研究實驗室“歐洲核子研究中心”(European Centre for Nuclear Research,CERN)合作進行。CERN在日內瓦附近的地下粒子加速器,會發射出能夠貫穿地底的中微子,而意大利格蘭薩索實驗室,則利用一個名為OPERA的地下偵測裝置,嘗試“捕捉”這些中微子。宇宙中存在大量中微子(neutrino),但很難觀測,因此有“鬼粒子”稱號。

“鬼粒子”穿透力強
快光速0.0025%

經過3年實驗努力,意大利研究員合共偵測到近1.6萬個由CERN射來的中微子。研究員表示,兩地相距730公里,理論上光要花2.3毫秒(1毫秒即千分一秒)才能跑完,但他們發現,射來的中微子,比光速還快了60納秒(1納秒即十億分一秒),誤差少於10納秒。換言之,光速每秒為接近30萬公里,但中微子每秒能比其跑多6公里;中微子比光速還要快0.0025%。

反覆1.6萬次
推翻愛因斯坦言之尚早

愛因斯坦20世紀初發表的“相對論”認為,沒有任何物體的速度能超越光速,這成為當代物理學的重要基礎。若真的證實這種超光速現象,整個物理學理論體系或許會因之重建。由於事關重大,科學界對這次超光速實驗結果都持謹慎態度,《紐約時報》指出,物理學家的初步反應,都認為說“愛因斯坦錯了”為時尚早,認為更有可能的是實驗出了錯。

參與實驗的瑞士伯爾尼大學的伊拉蒂塔托(Antonio Ereditato)坦言,他和同事都對實驗結果大感震驚,“雖然速度差異極小,但概念上極其重要”,他們反覆觀測到這現象近1.6萬次,認為這觀測結果站得住腳,才決定將其公開,而目的正是讓同行幫助,仔細審視實驗是否有漏洞。他說:“我們已不斷檢查和覆查(實驗中)任何可能扭曲測量的因素,但什麼也沒找到。我的夢想是另有獨立實驗發現相同的事,那我就安心了。”

重燃時光旅行期望

中微子專家韋伯(Alfons Weber)指出,即使歐洲專家這次中微子超光速的實驗結果屬實,也不代表愛因斯坦相對論被完全推翻,就像牛頓引力定律,雖被相對論證明並不太正確,但仍能解釋很多星體活動,足以讓人類發展火箭上太空。不過新發現必顛覆當代物理學基本概念,甚至重燃時光旅行的討論。愛因斯坦曾說,若能以比光更快的速度去傳遞信息,我們就有可能“給過去的自己發電報”。

專家解釋,若中微子真的能超光速,可能性有二,要麼是光速並非速度的極限,要麼是粒子能夠“走捷徑”,能比光更快到達目的地。複雜點說,這就是宇宙不只是我們常識所能認知的四維世界(即時間和三維空間),而是有第5甚至第6維空間的存在。物理學近幾十年發展的弦理論(即物質最基本的構成並非粒子,而是比粒子更細的弦),卻顯示宇宙可能有9維空間甚至更多,這些空間僅存於極微觀的尺度,常人根本無法理解,但極微細粒子(或弦)卻有辨法通過。科幻小說家最愛說的蟲洞(wormholes)超光速旅行理論,也與此有關,只是以人類的能力,到可見將來都不可能實現這種時光之旅。(香港明報)