137.035999206,上帝的號碼?科學家發現宇宙中最魔幻的數

2021-01-13 騰訊網

137.035999206，這是什麼數字，誰的手機號嗎？

當然不是，這是科學家們最新測出的一個和宇宙萬事萬物息息相關的魔幻數字，這個數字是宇宙之所以成為宇宙，人類之所以成為人類的關鍵，如果稍有差池，這個世界可能就不存在了。

精細結構常數

這個數字似乎平淡無奇，但它的倒數1/137.035999206（11，這兩位數還不確定）卻赫赫有名，叫做精細結構常數，是決定我們這個宇宙基本性質和規律的數值。精細結構常數是一個無量綱量，被定義為電子電荷的平方除以2倍真空電容率、普朗克常數、真空中光速的乘積，約等於1/137。也就是說它和宇宙中幾個最基本的常數都有關，是基本中的基本，在有神論者看來，這恐怕就是上帝為這個宇宙設定的基本數值了。

精細結構常數究竟是什麼，曾經有過很多猜測，目前它被認為是電磁相互作用中電荷之間耦合強度的度量，簡單說，它就是電磁相互作用的強度，實際代表著電子吸收光子的概率。

精細結構常數之所以重要，是因為它大一點或小一點，電子離原子核的距離都會發生改變，從而導致整個宇宙面目全非。比如精細結構常數再小一點，所有原子都會變得更大，你也會變得更「胖」了；再大一點，電子就在原子核周圍收縮得更緊，你就會縮小一圈。當然， 如果真的有什麼力量導致精細結構常數改變了，對整個宇宙的影響遠遠不是這麼簡單，比如它改變的幅度超過4%的話，恆星中的聚變反應就不會產生碳了；超過10%，恆星就沒法進行核融合，宇宙會是什麼樣子呢？

科學家夢寐以求的魔幻數字137

精細結構常數無法從第一性原理出發推導出來，其大小為什麼約等於1/137至今尚未得到滿意的答案。近幾十年來很多科學家通過各種各樣的方法，試圖推導出精細結構常數的數值，但迄今仍未得到令人信服的結果，因而137被認為是宇宙中最魔幻的數字。

著名物理學家沃爾夫岡•泡利窮其一生都在研究這個數字，甚至開玩笑說，他死後要問魔鬼的第一個問題就是精細結構常數是什麼意思？如果上帝允許他問他想問的任何一個問題，他一定要問：（精細結構常數）為什麼是1/137？泡利去世的時候，他的病房正好是蘇黎世紅十字醫院的137號病房，不知道是不是上帝滿足了他的要求？

幾十年來，科學家們通過各種實驗，將精細結構常數的值測得越來越精確。

2014年，科學技術數據委員會的推薦值是：1/137.035999139（31）

2018年該會的推薦值是：1/137.035999084(21)

而最近，法國巴黎Kastler Brossel實驗室的科學家SaïdaGuellati-Khélifa領導的四位物理學家團隊，利用物質波幹涉測量技術，將一束雷射對準過冷的銣原子，使它們在吸收和發射光子的同時反衝。通過測量反衝的動能，科學家們推斷出原子的質量，然後用它來計算電子的質量，最終通過光譜得到的電子質量和氫原子的結合能，獲得了精細結構常數更精確的數值： 1/137.035999206（11）。

精確測量精細結構常數意義重大

由於科學家們並不知道精細結構常數意味著什麼，而有不少科學家認為該常數可能並不是常數，而是隨著時間在改變，比如今年4月24日新南威爾斯大學雪梨分校科學家發表在《科學進展》上的研究，科學家們在對距地球約 130 億光年的一個類星體進行四次觀測後，注意到精細結構常數中的異常現象，發現在宇宙某個特定方向上測得的電磁力似乎有細微的不同。科學家們因而宣布，「我們發現了一個線索，在宇宙的某些區域，精細結構常數的數值是不同的」 。

這意味著什麼不言而喻。有一天你到某個宇宙區域去旅行，你可能會吃驚地發現，自己的身體怎麼變大或縮小一號了？最為可怕的是，宇宙中會不會存在一些區域，你到那兒去的時候，精細結構常數就讓你身上的電子直接栽進原子核，或者乾脆就脫離軌道，不知飛到哪旮旯去了呢？當然這還不是最壞的結果，最壞的結果是，如果這樣的話，整個物理學可能就不存在了，需要另起爐灶，重新開始。

所以對精細結構常數的精確測量具有極為重要的意義，可以為標準模型提供新的物理學證據，幫助做出更準確的預測，並開闢新的路徑和粒子，因為物理學家們仍然沒有完全理解暗物質、暗能量以及物質和反物質之間的差異，他們希望用事實來調和他們的科學。

137.035999206（11）的倒數，宇宙中最魔幻最重要的數字，說不定就是上帝的號碼，你記住了嗎？

這項研究發表在12月2日《自然》雜誌上。

論文：

Nature：Determination of the fine-structure constant with an accuracy of 81 parts per trillion

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