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科学新课题：中微子可能是影响光传播的重要媒介http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2004-07-06
科学人网站报道：中微子可能是影响和制约光传播的决定性媒介。 光的传播是否需要媒介——“以太”，这一直是物理学界长期争论的、一个十分古老的话题。最早可以追溯到古希腊亚里士多德时代。十九世纪末，迈克耳逊为了证明“以太”存在，采用光的干涉原理做实验，但始终没有找到光源运动和光的传播与“以太”密切相关的证据。马赫曾经也认为光的传播与宇宙的性质有相关性，但始终没有被接受。后来，爱因斯坦假定光速不变建立了相对论。快一百年过去了，物理学主体在对光的认识和阐述上基本上没有太大的变化，依旧认为光速是恒定不变的，尽管也有许多学者不断提出这方面的质疑。 然而，据一种最新的理论认为，中微子可能就是人们长期寻找的光传播所依赖的“以太”物质。光的传播与光源运动没有关系，但光的传播速度可能与无处不存在而我们却难以觉察的中微子有密切关系。 该理论认为，宇宙中各式星云和星系都漂浮在一种能量极低的中微子气场中。中微子在宇宙中可能具有相对比较均衡的密度，尽管这种密度由于中微子的性质还很不容易确定，但它确实存在。这可能就是人们所说的宇宙常数。不过，宇宙中的中微子可能在局部还存在高于宇宙平均值的情况。比如在恒星和星系等周围，中微子密度与距离中微子发生体的远近有直接关系。中微子影响光的传播速度可能与中微子的电磁性质有密切关联性。 我们知道，物质的密度可以影响光速，像水中的光速，空气中的光速，以及各种晶体中的光速都是各不相同的。中微子密度同样应该具有这种性质。按照这种理论，在真空中,中微子在光传播中可能起着“以太”的作用。中微子的密度直接决定光的传播，也就是说可以决定光速和光的散射。中微子分布密度越大光的散射能力可能越强。宇宙中不同中微子的密度可能导致光的传播速度发生一种同中微子分布相适应的变化。这样，从恒星等星体产生的光本身就可能是一个不断变化的值。这种情况十分近似物质放射性衰减，来自恒星等发光体的光的传播速度可能也存在有一种与中微子密度衰减一致关联的衰减指数，这种衰减可能无限逼近宇宙中中微子的平均分布密度下光的传播速度值。 我们要在地球上检验这一物理新学说，能做的就是通过在原子反应堆周围进行光速测定试验获取证据。这方面的试验工作也是物理学界所没有做过的，至今也没有人就此进行详细研究。当然，如果能够让光线通过原子反应堆中心做光速测定实验，那可能就更加有意义。因为原子反应堆会产生更高密度的中微子。这样，就可以将这种光速测定试验数据同我们一般情况下测定的光速数据做比较，从而确证光速同中微子之间的关系。不过，由于中微子的密度测定非常困难，我们的实验只能是一个定性的，要做到定量化还可能不太现实。但是，这样的定性研究于我们对物质和宇宙的认识也是不亚于经历一场巨大的风暴！ 世界上有物理学家对高能量中微子进行过研究，并获得了诺贝尔物理学奖，但也没有对光线与中微子相互作用课题展开研究。如果中微子确实是光传播的媒介，那么我们可能在对光的认识上会发生一个巨大的转变。不仅如此，我们还可能据此弄清楚宇宙中中微子的密度，以及光线传播所需要的基本条件，即可能存在的最低中微子密度值。而且，我们还可能有必要修正宇宙中所有发光体与我们的真实距离，光年的表述可能有必要附加一个标准记符。 如果中微子的密度决定光的传播速度是正确的，那么宇宙中那些可能存在的中微子密度极微弱区将是光线传播的障碍。这种情况下可能存在我们观察不到的光线截止现象——“宇宙黑体”。所谓“宇宙黑体”可能是由于中微子密度不足，光线的传播变得非常困难引起的。另外一个问题是光的传播速度可能在某些天区位置具有不同的特异性。当然，这主要取决于这个天区中中微子散发体和天区本身的细微结构，比如中微子的密度。不过，我们相信光速即使在宇宙中具有各向异性，但变化也是很有限的，在我们地球附近变化就更是微乎其微了。 我想，需要五十年左右的时间，人类可以做这样一个试验，就是发射一颗测量光速的小行星，让这颗小行星运动到和太阳、地球三者几乎相对呈直线的空间位置时，以不同频率的高能激光按照不同的信号特征和时间设置，不停地发射向地球，通过接受穿过不同天区的信号，在经过超大计算机并行处理，以此观测太阳附近空间以及远离太阳的区间物质对于光速的影响。当然这个实验的难度是非常大的。但在未来的先进国家肯定是会做的。目前，世界上有一些科学家发现来自某些星体的光存在速度差异，但鉴于事情重大没有彻底曝光，但他们对于光速的可变性是持保留态度的。 弄清楚光速同中微子的关系是非常重要的。它可能直接影响着我们对整个宇宙乃至宇宙演化等重大问题的看法。当然，所有的结论还需要实验来证实。（安保 2004-07-04）
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