我們知道,在物理學上有很多常數,根據定義,常數就是指那些永不變化的數,它們包括了物理學定律中的一些最基本的參數,如電子的電荷等。最著名的、最眾所周知的常數應當是光速,真空中的光速為c=299792458米/秒,這是一個國際公認值。而根據愛因斯坦的狹義相對論,這個數值是永遠不會變化的。撇開物理學那些深奧的理論不談,僅從人類現在對宇宙的認知來看,這個宇宙中能有什麼東西是永恆不變的嗎?如果答案是否定的,那又憑什麼認定這些常數會永恆不變呢?
因此,有少數幾位物理學家向狹義相對論的這條基本假設發起了挑戰,他們認為,光速並非恆定不變,此即光速可變理論。從物理學的常識來說,對光速的測量是在某個單位制下測量的,即每秒多少千米。但是,愛因斯坦的相對論又告訴我們,時間會膨脹收縮、變快變慢,距離也會膨脹收縮、變長變短。那麼,在單位系統本身存在變化的情況下,為什麼光速不能隨時間或者距離的變化而變化呢?我們能夠探測到那樣的變化嗎?或者我們能夠識別那樣的變化嗎?為了能清晰地理解這個問題,我們需要先了解一下距離單位和時間單位是如何定義的。
單位是建立在一定的物理學標準之上,而那些標準又是通過某些物理學系統的行為來定義的。比如說對「米」的定義,首先是參照地球的標準:1米等於從地球北極點到赤道距離的百萬分之一,而現在的標準是以原子的性質為基礎,例如,1秒是用銫原子的振動頻率來定義的。物理學上的常數通常被定義為比值,例如,只要我們知道了光穿過原子的時間和原子發射光的周期之比,就可以定義為光速。這些比值在所有單位制都是相同的,這些比值也純粹取決於原子的物理性質,它們的測量不涉及單位的選擇。
但是,由於比值純粹是由物理性質確定的,所以我們有理由追問,它們是否隨時間變化?如果是,那麼原子的一種性質與另一種性質之間的關係也將隨時間而改變,那麼比值也將改變。比值的變化可以通過原子發射的光的頻率的變化來測量,原子發射出離散頻率的光構成光譜,因此這些頻率將產生許多比值。物理學家現在在追問:這些比值對那些來自幾十億上百億光年的星系或類星體的光,是否有什麼不同?
這一類實驗已經進行過多次,但在我們的星系內或者臨近星系、或在百萬年的時間尺度上,都沒有能探測到如光速這樣的自然常數有任何能夠被感知到的變化。但是,如今澳大利亞一個實驗團隊在夏威夷正在進行的一個實驗精密程度很高,它對來自百億光年外類星體的光的測量發現了上面所說的比值變化。他們測量的是一種由決定原子性質的常數組成的「精細結構常數」,這個常數叫「 α常數」,它等於電子電荷的平方除以光速、再乘以普朗克常數。

實驗原理很複雜,這裡不展開多說。實驗團隊利用夏威夷的10米口徑凱克望遠鏡,研究了來自100億光年外的80多個類星體的光,通過精確的光譜分析,得到的數據顯示,在大約100億年前,「 α常數」的數值比今天要小萬分之一。這是什麼意思呢?這說明,在宇宙的早期,光速比現在要快!萬分之一的變化給人感覺很微不足道,但對於光速這樣的恆定常數來說卻意義重大,如果實驗結果最終得到各方確認,這將是一個極其重大的發現。它意味著近百年來人們第一次發現基本的自然常數在隨時間而發生改變,由此導致所有的基礎理論都必須要加以修正。