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【精细结构常数是啥？物理学家为之痴迷：它是宇宙中最重要的谜团！】
奥地利物理学家泡利曾说过这样一句话 ， “当我死后 ， 我将向上帝提问的第一问题是 ， 精细结构常数的意义是什么？” 。 精细结构常数是物理学中的一个无量纲数 ， 它的诞生要追溯到1916年 。
德国物理学家阿诺德·索末菲是量子力学与原子物理学的开山鼻祖人物 。 他对原子结构及原子光谱理论有巨大贡献 。 对陀螺的运动、电磁波的传播特别在衍射力以及金属的电子论也有一定成就 。 同时他也是一位杰出的老师 ， 教导和培养了很多优秀的理论物理学家 。 索末菲是教导过最多诺贝尔物理学奖得主的人 。
阿诺德·索末菲在分析氢原子光谱精细结构时 ， 为了简化计算 ， 将几个总是以同样形式组合在一起的物理常数归并 ， 构成了一个新的无量纲常数 ， 即精细结构常数 。 在物理学中 ， 右侧的三个常数分别代表了电磁相互作用、量子论和相对论 ， 这仿佛是大自然在呼唤人们 ， 来这里一探宇宙的奥秘 。
从表面看来 ， 精细结构常数只不过是另外一些物理常数的简单组合 ， 然而量子理论的发展表明 ， 精细结构常数具有更为深刻的物理意义 。 人们发现任何电磁现象都跟精细结构常数有关 ， 它可以作为表征电磁相互作用强度的量 ， 耦合常数 。 或者说 ， 它表示了电子和质子之间的结合力 ， 而我们所处的这个宇宙的精细结构常数大小刚刚好 。
一方面来说 ， 这一常数很小 ， 与强核力相比 ， 电磁力相对较弱 ， 其结果是电子与原子核之间有着相对较大的距离 ， 这一距离使得原子中的电子可以相对容易的与其它原子交换 ， 从而发生化学反应 ， 生命也就有了可能 。
另一方面来说 ， 这个值也相对较大 ， 从而相对较容易的形成组合我们这个世界的原子 ， 然而有科学家怀疑该常数并不是常数 ， 从古至今在不断地发生变化 ， 甚至有人提出这种变化是为了生命的诞生 。
物理学家爱德华·泰勒是美国著名理论物理学家 ， 生于匈牙利 ， 曾长期任教于加利福尼亚大学伯克利分校、芝加哥大学等高校 。 1952年 ， 他与欧内斯特·劳伦斯共同创建了美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 ， 1959年又主持建立了伯克利空间科学实验室 。 爱德华·泰勒被誉为“氢弹之父” ， 但他本人对此称号并不在意 ， 而除氢弹之外 ， 他对物理学多个领域也都有相当的贡献 。
1948年 ， 他们等人提出精细结构常数与万有引力常数之间可能有一定的联系 。 他们推测精细结构常数正以约每年3万亿分之一的速度在增大 。 从1998年开始 ， 澳大利亚的一个科研团队就开始对遥远的类星体进行观察 ， 试图了解宇宙中精细结构常数的变化 。
2010年9月 ， 该团队宣布他们利用智利的超大望远镜分析了南方天空中153个类星体 ， 与之前使用夏威夷的凯克望远镜获得的数据进行对比 ， 发现在天坛座方向 ， 比100亿年前的精细结构常数似乎增加了十万分之一 。
2020年4月 ， 该团队再次发文声称 ， 他们通过对距离我们130亿光年的类星体发出的光 ， 进行了四次新的测量 ， 证实了他们过去的研究 。
然而用时空几何性质描述引力的广义相对论 ， 却不允许精细结构常数随时间而改变 ， 包括广义相对论在内的一切几何化引力理论 ， 其基础是等效原理 。 它要求任何在引力场中做自由落体的局域参考系中所做的非引力实验 ， 都有完全相同的结果 ， 而与实验进行的时间和地点无关 。
从某一角度来说 ， 由于有了精细结构常数 ， 才有了我们现在所看到的电磁力的强度 ， 也决定了我们所看到的元素周期表的样子 。
有人曾说 ， 如果精细结构常数偏离4% ， 就不可能有碳元素的存在 ， 也就没有了声音 。
但如果精细结构常数并不是常数 ， 那就意味着宇宙的基本规律是在发生着变化的 ， 对于物理学家来说 ， 他们就要面临着一个问题 ， 这3个常数到底哪一个不是常数 ， 或者有没有可能它们都不是？
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