爱因斯坦又赢了:人类史上最严格的光速检验,依然没找到裂缝

光速是物理学中被检验次数最多、成立次数同样最多的常数之一。但物理学家就是不肯停手。
2026年5月,一项发表于《物理评论D》的综述研究,将人类对光速恒定性的检验精度再度推进了约一个数量级。由巴塞罗那自治大学、加泰罗尼亚空间研究所等机构的梅尔塞·格雷罗(Mercè Guerrero)团队,系统整合了来自脉冲星、活动星系核和伽马射线暴的65组观测数据,重新分析了"洛伦兹不变性"是否在极端条件下存在任何微小的破坏迹象。
结论依然是:没有。
但"没有发现"这件事本身,比听起来更有分量。
为什么要反复检验一个"显然正确"的定律

阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷。(图片来源:X / 物理学史)
洛伦兹不变性是爱因斯坦狭义相对论的核心原理之一,其基本含义是:无论观察者处于何种运动状态,物理定律都保持不变,光在真空中的速度始终是每秒约29.98万公里,不多不少。这个原理是现代物理学的基石,量子场论和粒子物理标准模型都建立在它之上。
如果它永远成立,为什么还要不停地检验?
答案藏在物理学最深层的一个未解矛盾里。量子力学和广义相对论是现代物理学的两大支柱,前者描述微观世界,后者描述宏观引力,两者各自都极度精确,但在极小尺度上却无法兼容。为了弥合这道裂缝,理论物理学家提出了多种量子引力理论,其中一些预测,洛伦兹不变性在极高能量条件下可能会出现微小偏差,不同能量的光子在太空中传播时速度可能略有差异。
差异会有多小?按照理论预测,这种效应只有在能量接近所谓"普朗克尺度"时才可能显现,而普朗克能量远远超出任何人造粒子加速器的能力范围,大型强子对撞机(LHC)与之相比都不在同一量级。
这就是宇宙天文观测发挥作用的地方。脉冲星、活动星系核和伽马射线暴会释放跨越巨大能量范围的光,其中一些信号要穿越数十亿光年才能到达地球。如果不同能量的光子速度存在哪怕极其微小的差别,经过如此漫长的旅程后,这种差别理论上会累积成可测量的到达时间延迟。宇宙本身,成了人类永远无法建造的超级粒子加速器。
65组数据,25个系数,一次系统性清算
普朗克尺度。(图片来源:新南威尔士大学)
格雷罗团队这项综述的价值,不仅在于检验结果本身,更在于方法论上的推进。
过去几十年间,研究人员对洛伦兹不变性的检验各自为政,使用不同的理论框架和分析方式,结果之间难以直接比较。格雷罗团队采用了"标准模型扩展"(Standard Model Extension,SME)框架,这套框架用一系列独立系数来描述各种可能形式的洛伦兹破坏,而不是用单一的能量阈值来笼统概括,使得不同来源的观测数据可以被纳入同一套可比较的体系。
研究团队收集了来自蟹状星云脉冲星、活动星系Mrk 421,以及伽马射线暴GRB 190114C和GRB 221009A等65组测量数据,联立求解了SME框架中的25个不同系数,每组测量数据被处理为概率分布,最终折叠成多维高斯分布并提取各系数的独立限制。
其中GRB 221009A这次伽马射线暴是迄今人类记录到的最亮宇宙爆炸事件,被天文学界称为"千年一遇",仅这一个事件提供的约束,就比此前最强的单项限制提高了十倍以上。

蟹状星云的合成图像,图中叠加了X射线(蓝色)和光学(红色)图像。(图片来源:NASA/HST/ASU/J. Hester et al.;X射线:NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.)
研究还修正了早期分析中的若干系统性问题:部分旧研究遗漏了重要参数,另一些没有纳入仪器系统误差,还有一些只报告了单侧约束而非双侧置信区间,这些不一致使得历史数据之间的比较存在偏差。格雷罗团队对这些问题逐一梳理更正,最终将全部25个系数的限制提高了约一个数量级。
团队还指出了未来工作的一个具体改进方向:许多已发表研究未提供完整的似然函数曲线,使得后续综合分析只能依赖近似值,降低了整体精度。如果未来研究采用更统一的报告标准,类似综述的约束力将大幅提升。
团队估计,如果再增加约十几次高质量强爆发观测,某些系数的灵敏度可以再提高五个数量级。这使得即将全面投入运行的切伦科夫望远镜阵列天文台(CTAO)成为这一领域的下一个重要战场。
光速依然成立。爱因斯坦的遗产再次通过了考验,但这场检验本身,正在变得越来越精密、越来越严苛。
大家都在看
-
第谷·布拉赫到底有多传奇却靠“肉眼观星”改写了人类对宇宙认知 1601年深夜,布拉格。一位贵族模样的老人正躺在床上,呼吸越来越微弱。他已经连续高烧好几天。学生和助手围在旁边,没人敢出声。因为所有人都知道,这位欧洲最著名的天文学家,可能撑不过去了。临终前,他忽然抓住学 ... 天文之最10-26
-
天文冷知识之 天鹰座 第一 牛郎星是一颗被“甩扁”的恒星牛郎星(河鼓二,Altair)自转速度极快,大约7小时就能自转一周,太阳自转一圈却要十几天。高速旋转产生巨大离心力,让它不是标准球形,赤道向外鼓胀、两极压扁,是肉眼可见亮星里 ... 天文之最10-26
-
第谷·布拉赫:那个戴金鼻子养麋鹿的疯子凭什么改变了整个天文学 1601年,布拉格的一场贵族晚宴上。一群人正在举杯聊天。而其中一个男人,却坐得越来越难受。因为他已经憋了很久的尿。按理说,想上厕所就去呗。可问题是,在当时的欧洲贵族圈里,中途离席被认为非常失礼。于是,这个 ... 天文之最10-26
-
李菂:答“天问”的人 一所大学的生命力,不仅在于她拥有什么,也在于她始终追问什么、攻克什么、创造什么。清华园里从来不缺敏于求知、勤于学习、敢于创新、勇于实践的人。他们的故事不总是一路高歌,更多时候是“再试一次”。首期“创新 ... 天文之最10-25
-
肉眼观星的天花板!第谷·布拉赫没有望远镜却测出当时最准的星空 在望远镜还没有诞生的年代,有一位凭一双肉眼,把天文观测精度推到时代顶峰的奇才,他就是第谷·布拉赫。很多人听过开普勒、哥白尼,却常常忽略这位巨人。如果没有第谷几十年如一日积攒下的海量精准数据,后来开普勒 ... 天文之最10-25
-
祖冲之:推算圆周率的数学巨匠,南北朝顶尖科学家 祖冲之,字文远,南北朝时期杰出的数学家、天文学家。他最广为人知的成就,是把圆周率π精确推算到小数点后第七位,在3.1415926和3.1415927之间,这项纪录保持了近千年,直到15世纪才被阿拉伯数学家打破。 公元429年 ... 天文之最10-24
-
被误解千年的科学巨匠!托勒密:凭一己之力,定义西方文明1500年 提到托勒密,很多人的第一印象就是“地心说代言人”、“阻碍科学进步的古人”。在哥白尼、伽利略开启近代科学后,他的宇宙模型被彻底推翻,数百年来饱受争议,甚至被贴上“错误、落后”的标签。但很少有人知道,这位 ... 天文之最10-24
-
地支六合不是死记硬背:日月运行轨迹一推,六组配对全懂了 我是老周,研究传统天文历法和阴阳五行理论十年了。今天说一个让所有学地支的人都背过、但大多数人都没搞懂的东西。六合。子丑合土。寅亥合木。卯戌合火。辰酉合金。巳申合水。午未合土。你背了。滚瓜烂熟。但你有没 ... 天文之最10-24
-
第谷.布拉赫:用肉眼丈量星空的最后一位伟大天文观测者 在望远镜尚未问世的时代,人类如何探索宇宙的奥秘?今天我们要聊的这位历史人物,他用肉眼和精密的仪器,将天文观测的精度推向了前所未有的高度,为后来开普勒发现行星运动定律、牛顿提出万有引力定律奠定了坚实的数 ... 天文之最10-24
-
天文冷知识之 天鹅座 第一 它又叫北十字,整座星座浮在银河上天鹅座的五颗主星排成巨大十字,所以俗称“北十字”,和南天的南十字座遥遥相对。它刚好横卧在银河主带之中,夏夜银河最亮的区域就在天鹅座,肉眼能看见银河里大片暗尘带,也 ... 天文之最10-24
相关文章
- 距离地球36光年,天文学家发现超级地球,上面很有可能存在生命?
- 祖冲之:推算圆周率的数学巨匠,南北朝顶尖科学家
- 被误解千年的科学巨匠!托勒密:凭一己之力,定义西方文明1500年
- 地支六合不是死记硬背:日月运行轨迹一推,六组配对全懂了
- 第谷.布拉赫:用肉眼丈量星空的最后一位伟大天文观测者
- 天文冷知识之 天鹅座
- 肉眼观星的天花板!被严重低估的天文奇才第谷
- 古天文学不难:三个学说搞定入门,唐朝之前历法中学数学就够
- 古代最高级的天文算法:太乙积年推算,精确到个位的百万级数据
- 四千五百年不倒的金字塔,藏着古埃及最顶级的智慧
- 星空下的贵族:第谷•布拉赫与他未竟的天文梦
- 天象法则:观乎天文,以察时变
- 1542年天文之乱!关东大乱斗,整个东日本彻底乱成一锅粥
- 第谷·布拉赫:戴着金属鼻子的天文学家,为什么能改变整个科学史
- 周易不神秘:河图洛书就是上古天文历法,三张图看懂二十四节气
- 大唐最牛奇人僧一行:一个和尚算出地球尺寸
- 布拉赫:那个用命观星的人
- 没有望远镜,他却造出当时最准的天文表
- 观星定四时:领先上古的西周天文科技,撑起华夏最早的时空秩序
- 《宇宙邮差:那些跨越亿万光年的天文浪漫》
热门阅读
-
毕达哥拉斯定理,在科学界中发挥巨大作用 07-14
