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

发布者：贫在闹市 2026-5-30 10:09

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。

阿尔伯特·爱因斯坦世界历史宇宙物理马克斯·普朗克蟹状星云

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