我可否將你比做一個夏日？

但你比夏日更加溫柔。

狂風會把五月的花苞吹落地，

夏天也嫌太短促，匆匆而過。

有時太陽照得太熱，

常常又遮暗他的金色的臉；

美的事物總不免要凋落，

偶然的，或是隨自然變化而流轉。

但是你的永恒之夏不會褪色，

你不會失去你的俊美的儀容；

死神不能夸說你在它的陰影里面走著，

如果你在這不朽的詩句里獲得了永生；

只要人們能呼吸，眼睛能看東西，

此詩就會不朽，使你永久生存下去。

莎士比亞的這首十四行詩中不僅描述愛情，也包含了詩人對于無常和永恒的思考，一切事物都會隨自然流轉，一切都在恒久的變化中。物理學家們卻少有這樣的困擾，他們相信可以找到物理定律來描述和預測宇宙。物理定律是物理學家們的依賴和信仰，他們相信，在宇宙中的任何一個角落，物質都一定會遵循同樣的定律運動，時空都一定可以用同樣的方程來描述。這個似乎天然正確的想法最近卻受到了一些物理學家的質疑，這一切，是從物理學的常數(shù)開始的。

在所有的物理理論中，總會有一些不變量經常出現(xiàn)，它們就是物理學常數(shù)。為了提高實驗精度，人們需要物理學常數(shù)的數(shù)值越精確越好，但這些常數(shù)很少可以被直接測量得出，大多都需要一系列的實驗和理論推導。一個物理學常數(shù)的數(shù)值通常都與很多看起來不相關的現(xiàn)象聯(lián)系，只有極少數(shù)完全獨立，只能通過測量得到。例如普朗克常數(shù)h、光速c、引力常數(shù)G和精密結構常數(shù)——人們用希臘字母α來表示，這些物理學基本常數(shù)構成了現(xiàn)代物理學的基礎。我們生活中的大多數(shù)標準實際上都是由物理學基本常數(shù)所定義，比如“1米”的定義是光在真空中旅行1/299792458秒所經過的距離。而在1967年定義沿用至今的關于“1秒”的時間長度則是：“銫133原子基態(tài)兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期所持續(xù)的時間?！痹谠幽芗壷g躍遷所花費的時間則是由α所決定。

但是也有物理學家一直在懷疑，這些物理學基本常數(shù)在隨著時間和空間的變化而改變，我們曾經最信賴的物理學的基石，變得不再像想象中的那么可靠。首當其沖的便是精密結構常數(shù)α，這個物理學基本常量是在1916年由德國物理學家阿諾德·索莫菲（ArnoldSommerfeld）提出來引入物理學的，它通常的表達方式是電子電量的平方與普朗克常數(shù)和光速的乘積之比，最初是用來描述原子的軌道中電子速度與真空中的光速之比。但是量子電動力學（QED）并未通過推論給出這個常數(shù)的數(shù)值，它的數(shù)值人們只能通過實驗來測得，約等于1/137，這也是至今為止人類測量的最精確的常數(shù)之一。隨后科學家們發(fā)現(xiàn)了這個常數(shù)在其他理論中的應用，它同時也被稱為耦合常數(shù)，用來描述電子與質子相互作用的強度。在結合弱相互作用和電磁相互作用中α也有重要作用，α也影響著原子與光子之間的相互作用，可以說，它影響著我們身邊的一切。

但為什么α是現(xiàn)在我們觀測到的這個數(shù)值？它是一直不變的嗎？正如量子電動力學的奠基人之一——理查德·費曼所說，這是一個“最深刻也是最優(yōu)美的問題”。從1936年起，英國物理學家保羅·狄拉克（Paul Dirac）就懷疑一切物理常數(shù)都會隨著時間和空間改變，這個想法啟發(fā)了澳大利亞和英國的三所大學組成的一個研究小組，他們從1998年開始至今一直在探索物理定律和物理學基本常數(shù)是不是真的一成不變。

驗證物理學基本常數(shù)在大的時間和空間尺度下是否仍然恒常，科學家們自然又把目光投向了遙遠的宇宙。這次給科學家們提供參照的是一種叫做“類星體”的具有超大質量的星體，這種星體多居住在距離地球極為遙遠的星系中央，具有超大的質量，大于很多星系（包括銀河系）中央的巨型黑洞。當類星體與其他恒星相撞時，因為其具有巨大的能量，會在瞬間發(fā)出強烈的蓋過整個星系的光芒。發(fā)射光芒的類星體就像是宇宙中熊熊燃燒的火炬，即使隔著幾十億光年的距離，它發(fā)出的原本具有連續(xù)光譜的光線也可以到達地球。

光線從遙遠的宇宙深處到達地球需要長時間的跋涉，其間會穿越星際氣體。星際氣體大多是由宇宙中最常見的物質——氫組成的，還包含其他一些地球上常見的重離子。當具有連續(xù)光譜的光經過星際氣體時，一些元素會吸收光譜中的某些特定頻率的譜線，而且每一種元素吸收的譜線都如同人的指紋一樣有所不同。因此，當這些來自遠古宇宙的幾十億光年之外的光經過了幾十億年的旅行來到地球上（宇宙的年齡約為137億年），其中某些頻率的光已經被星際氣體所吸收，因此人們接收到的光譜變成像條形碼一樣的斷斷續(xù)續(xù)，講述著它一路的遭遇，科學家們就可以通過光譜來分析它走過的時間和距離。澳大利亞新南威爾士大學的物理學家約翰·韋伯（John Webb）等人分析了接收到的類星體光譜，然后與地球上的譜線進行對比，他們發(fā)現(xiàn)，兩者稍有不同，這給了他們很大啟示。

元素吸收光譜的頻率主要由α確定，（除去紅移的因素），如果來自遙遠宇宙的光譜結構與地球上的不同，則說明α并不是一個不隨時間和空間而改變的恒定常數(shù)，甚至可以說，α的變化說明了宇宙的質地是可以隨著時間和空間而改變的。但是，α究竟是隨時間而改變還是隨空間而改變？韋伯繼續(xù)著他的實驗。他使用兩臺天文望遠鏡進行觀測：長達10米的Keck天文望遠鏡位于夏威夷，用來觀測北方天空；一臺位于智利的超大望遠鏡用來觀測南方天空。把兩臺望遠鏡得到的觀測結果加上地球上的結果對比來看，韋伯發(fā)現(xiàn)，在北方天空，距離地球越遠，α就變得越小；而在南方天空則恰恰相反，距離地球越遠，α就會變得越大，地球上的α數(shù)值則正處于這兩者之間。由此，韋伯等人得出結論：α的數(shù)值并不是隨時間改變，而是隨著空間而改變，α這個在量子電動力學理論中處于中心位置的常數(shù)并不是恒常不變的。

2011年10月，聲名卓著的《物理評論通訊》（Physical Review Letters）發(fā)表了韋伯等人關于這個觀測結果的論文，自然而然立即引起了大多數(shù)科學家的懷疑。正所謂“超乎尋常的聲明需要超乎尋常的證據(jù)”，韋伯等人的結論如果正確，將會顛覆物理學家們長久以來的觀念：物理學中的常數(shù)將不再是恒常不變，不僅是對物理學至關重要的精細結構常數(shù)可以隨空間改變，它會不會也在隨時間改變？同時，像光速、引力常數(shù)、普朗克常數(shù)等人們反復精心計算的常數(shù)也變得可疑起來。物理公式呢？科學家們原以為在宇宙的每一個角落，物理定律都是一樣的，現(xiàn)在這個信心也會隨之動搖，物理學的根本意義在哪里？難道以后會出現(xiàn)“具有地球特色的物理學”？更多的物理學家對此的態(tài)度自然是懷疑，并且在等待更多的結果，他們認為韋伯等人的觀測結果有誤差。在可觀測的宇宙中，向不同方向的天空觀測到的α數(shù)值大約1/100000的差別，很有可能是由系統(tǒng)誤差造成的。要進一步證實韋伯等人的結論，還必須拿出更令人信服的證據(jù)才行?？茖W家們期待在未來，通過更精確的技術，比如用超級精確的原子鐘測量α，就可以幫助他們進一步確認這個讓人感到匪夷所思的結論。

在由α所引發(fā)的討論中，另一個原理自然又進入了人們的話題，這就是“人擇原理”（Anthropic Principle）。α的數(shù)值如果稍微改變一些，宇宙中將不可能合成碳元素，自然而然也就不會出現(xiàn)地球上的碳基生命；或者宇宙中將無法進行聚變，整個宇宙會變得寒冷而無法出現(xiàn)任何生命。為什么一切物理學基本常數(shù)都如此地適合人類生存？德國物理學家馬克斯·玻恩（Max Born）就曾經說：“α只能是現(xiàn)在的這個值，這就是自然界的法則。對它的解釋也必定是自然哲學的中心問題?！比绻锢韺W基本常數(shù)可以隨空間變化，人擇原理則會有新的解釋：我們只是出現(xiàn)在了宇宙中適合我們出現(xiàn)的時間和地點而已。莎翁說：“美貌、智慧、門第、體力、事業(yè)、愛情、友誼和仁慈，都必須聽命于嫉妒而無情的時間?！边@句話，此時想來，更是多了一層深意。