1、.精細構造常數 一個讓無數物理學家為之癡迷的數英國天文學家詹姆斯·金斯爵士Sir James Jeans，瑞利-金斯公式的提出者曾斷言：“上帝是個純粹數學家！我們的宇宙看起來也確實是圍繞著優美的數學關系式而構建的，而讓物理學家們最為著迷的那個數，那么是137.03599913。這個數有什么奇妙之處呢？讓我來細細解釋?？茖W家測量任何物理量時，都要明確它們的單位是什么，例如光速是300000千米每秒，但假如用英里每秒作為單位的話就是186000英里每秒。你的體重可以是120斤，也可以是60公斤。假如你不知道一個量的單位，知道它的大小就毫無意義除非它是個純數字，壓根就沒有單位。最著名的純數

2、字，來自自然界的三個最根本的物理量：光速c、單電子電荷e和量子力學的普朗克常數h的組合，假如我們計算hc/2e2，就會發現三個常量的單位恰好抵消，只剩下一個純數：137.03599913。換句話說，假如瓦肯星?星球大戰?系列中一個存在智慧生命的外星的科學家使用瓦肯星的單位計算這個量，他們仍然會得到137.03599913。因此，這個奇妙的數字就被看作是自然界的普適常數，金斯爵士可能會把它稱為“上帝的產物。既然他這么重要，它自然應該有自己的名字和符號。出于歷史原因，人們使用了它的倒數：2e2/hc = 1/137.03599913，稱它為“精細構造常數fine-structure constan

3、t，并用希臘字母來表示。可以用來干嘛呢？它可以用來度量帶電粒子如電子與電磁場的作用強度，例如，受激發的原子發射光子的速度就由它決定。假如擴大一倍，原子衰變的速度也會增加一倍。也決定了帶電粒子在電磁場中運動的軌跡，這是老式電視陰極射線管顯示器的根底。在原子發射光的細節過程中也起著重要作用。電子在原子核周圍運動時會產生磁場，磁場又會與同一原子中別的電子發生互相作用，使原子能級發生細微的變化。能級的變化會通過原子發射光的波長變化表達出來，在光譜中產生“劈裂現象，即原來的一條吸收線劈裂成相距很近的兩條。這就是所謂的“精細構造fine structure，在太陽和恒星光譜中都存在。能級劈裂的寬度正比于，

4、這就是“精細構造常數之名的來源。也引起了一些深奧的理論問題。物理學中引人注目的無單位常量，除了精細構造常數以外，還有電磁力與引力強度的比值：1040沒錯，引力就是這么弱。長久以來，物理學家和宇宙學家一直在想，像1/137.03599913和1040這樣的數字到底是從哪里來的呢？它們是碰巧取了這個值呢，還是來自宇宙更深層的理論？物理學家屢次嘗試從物理學理論導出，或編造出一個含有的數學公式，然而都沒有成功。在20世紀20年代，對物理學常量的測量還不那么準確，以致于科學家認為就是1/137。天文學家亞瑟·愛丁頓Arthur Eddington曾專門尋找一個可以同時導出137和1040的理論

5、，當然是一無所獲。后來在1969年，瑞士一位年輕的數學家阿爾芒·維勒Armand Wyler發現9/163/5!的結果約為1/137.036，與當時測得的值相符合，然而，他的公式背后沒有任何可信的理論作為支撐，只能作為一種數字游戲。此后，還有一些類似的嘗試，但都沒有獲得物理學界的成認。所以，從1/137.03599913這個數中我們能得到什么呢？非得是這個數，我們的世界才能正常運轉嗎？假假設我們明天一早醒來變成了1/138，會有多大的影響？這個思路，給一個老問題翻開了全新的研究角度。澳大利亞新南威爾士大學的約翰·韋伯John Webb對遙遠天體發出的光譜中的精細構造進展了深化的研究，這些天體間隔 我們有幾十億光年，因此它們發出的光也來自于幾十億年前，對它們光譜的研究，有助于我們理解在宇宙早期，精細構造常數的值是否與如今一樣。他們的發現震驚了整個理論物理學界：在宇宙的不同部位，的值確實有細微的差異，這意味著所謂的精細構造“常數根本就不是一個不變的常數，而是會隨著時間地點的變化而變化。雖然要寫入