對(duì)天體物理學(xué)的一個(gè)較大的批評(píng)之一就是它聲稱(chēng)實(shí)際上知道數(shù)十億光年外發(fā)生了什么（也就知道了幾十億年前）。畢竟，沒(méi)有人在那里，所以誰(shuí)敢說(shuō)我們?cè)诘厍蛏纤奈锢韺W(xué)與遙遠(yuǎn)宇宙的物理學(xué)是相同的？這是一個(gè)有根據(jù)的批評(píng)。天體物理學(xué)假定物理學(xué)定律在宇宙各處都是一樣的。這是一種巨大的假設(shè)，因?yàn)槲覀冏钸b遠(yuǎn)的太空探測(cè)器才剛剛離開(kāi)了太陽(yáng)系。那么，我們?nèi)绾沃牢覀兊募僭O(shè)是合理的呢？

事實(shí)上，有一種方法來(lái)檢驗(yàn)這種假設(shè)，那就是通過(guò)比較物理常數(shù)。在物理學(xué)中，諸如光速和電子的電荷等有些物理量總是有著相同的值。它們被稱(chēng)為物理常數(shù)，如果物理定律在哪里都是一樣的，那么這些值應(yīng)該是永遠(yuǎn)不會(huì)改變。

物理定律在宇宙中是否普適

如果任何這些常數(shù)發(fā)生變化，那么它將影響我們的觀測(cè)。例如，如果光的速度改變，那么元素的光譜線也會(huì)改變。不僅是紅移或藍(lán)移會(huì)變化，而且光譜線之間的間距也會(huì)改變。所以，當(dāng)我們觀測(cè)宇宙中的遙遠(yuǎn)天體時(shí)，我們可以測(cè)量這些類(lèi)型的關(guān)系是否會(huì)隨時(shí)間而變化。

幾項(xiàng)這些類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)完成，到目前為止，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的極限范圍內(nèi)完全沒(méi)有任何變化。例如，我們發(fā)現(xiàn)質(zhì)子與電子的質(zhì)量比在過(guò)去70億年里的改變不超過(guò)十億分之一，光速至少在數(shù)十億年間也仍然保持恒定。

而在前兩年的一篇新論文中，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)常數(shù)也是不變的，它就是萬(wàn)有引力常量G。引力常量決定了兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力大小。如果G越大，則引力就越大。

萬(wàn)有引力定律

這項(xiàng)研究觀測(cè)了581顆Ia型超新星。在前面的文章中我們已經(jīng)談到這類(lèi)超新星擁有相同的絕對(duì)星等（即亮度），這就是為什么它們會(huì)被用作“標(biāo)準(zhǔn)燭光”來(lái)測(cè)量星系的距離?？梢酝ㄟ^(guò)觀測(cè)到隨著時(shí)間的推移而逐漸變暗的方式來(lái)確定Ia型超新星，這是由于鎳-56等元素的放射性衰變。如果引力常量隨著時(shí)間的推移而改變，那這些超新星的絕對(duì)星等將相對(duì)于鎳-56的衰變而改變。而天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在這些超新星中并無(wú)可觀測(cè)到的差異。這意味著萬(wàn)有引力常量G在過(guò)去90億年里的改變了不超過(guò)一億分之一。

再一次表明，宇宙的物理學(xué)似乎是普遍的。就我們的有限觀測(cè)而言，物理學(xué)在各處各時(shí)皆相同。所以我們可以有信心，我們所觀測(cè)到的宇宙可以利用我們?cè)诘厍蛏纤斫獾奈锢韺W(xué)進(jìn)行解釋。