電磁力，與引力、弱核力和強核力並稱四大基本力，在電磁力的作用下，原子中的電子繞著原子核轉動，如果沒有電磁力，所有的物質都會瓦解。電磁力強度跟一個物理常數有關——精細結構常數（α），它是一個無量綱常數，約等於1/137，它與圓周率、光速、電子電荷這些常數一樣，是個數字不變的常量。
這些地球上的物理常識都經過了無數次檢驗，但是，宇宙這麼大，這麼古老，有無數形形色色的天體，地球上總結出來的物理定律全宇宙通用嗎？
愛因斯坦的廣義相對論明確假定了自然界的基本物理法則在任何時空中都是不變的，因此宇宙應該是「各向同性」的——在宇宙中任意一個位置測量得到的物理常數，都應該跟地球上是一樣的；在宇宙演化的任意一個階段，物理常數跟現在不應該有任何區別。假如有朝一日證實宇宙有方向性，就會動搖現代物理學的基石，許多基本物理概念都要重新修正。
澳大利亞新南威爾斯大學John Webb教授領導的研究團隊，在過去20年裡一直在觀察遙遠的類星體。類星體是一類可以釋放出極高能量的天體，已知的最遙遠的類星體距離我們大約120到130億光年。宇宙總共存在了138億年，因此，研究來自這些類星體的光，實則是在研究宇宙才剛剛誕生10億年左右時的特徵。
研究人員發現精細結構常數的數值似乎存在異常——在宇宙某個特定方向上測得的電磁力會逐漸增加，而在相反方向上逐漸減弱。換句話說，我們原本以為各種天體在整個宇宙尺度是均勻隨機分布的，忽然間好像有了「南北極」。
這樣的測量結果真是令人瞠目結舌，就連Webb教授本人都表示難以置信。在排查了測量儀器的故障和計算的錯誤之後，還是選擇在近期的頂級學術期刊《科學進展》上發表了這項研究結果。
無獨有偶，另外一組來自美國波恩大學和哈佛大學的研究人員，在研究星系和星系團的X射線特徵以及宇宙學距離時，也觀測到了同樣的宇宙「偶極」結構，得出了宇宙具有方向性的結論，而且這個方向跟Webb團隊測得的方向相同。
精細結構常數的意義在於表徵了電磁力的強度，假如這個值再大一點，那麼電磁力就會更強，原子會更小；反之假如這個值再小一點，那麼原子就會更大。Webb教授對古老類星體的研究難道說明在宇宙誕生之初，原子的大小跟現在不一樣嗎？
這些最新的研究結果亟待檢驗，Webb教授也想知道是否只是一個巧合，比如受到觀測地點、觀測時間、觀測技術的影響得出了錯誤的結論。但如果屬實，它所帶來的結果可以是顛覆性的。
參考資料：M. R. Wilczynska, et al., Four direct measurements of the fine-structure constant 13 billion years ago, Science Advances 2020, 6(17): eaay9672.