小睿这篇科学解读，就来聊聊科学家用宇宙极端能量挑战爱因斯坦光速定律的硬核实验，看似 “失败” 的结果，为何反而让人类离新物理学更近了？

在物理学界，爱因斯坦的光速恒定理论早已如同基石般存在，支撑着现代物理学的半壁江山。

但科学的进步从不源于盲从，2026年1月，西班牙巴塞罗那自治大学的研究团队抛出了一枚“重磅炸弹”，他们利用来自宇宙深处的超高能伽马射线，对光速恒定假设展开了人类有史以来最严苛的检验。

这场被称为“宇宙级压力测试”的实验，目标直指推翻爱因斯坦的理论基石，寻找新物理学的蛛丝马迹。

最终实验以“零结果”收尾，爱因斯坦的理论再次经受住了考验。

但令人意外的是，这个看似“失败”的结果，却将新物理学的可能存在范围缩小了一个数量级，为人类探索量子引力等前沿领域划定了更清晰的方向。

科学的“零结果”从不徒劳

巴塞罗那自治大学团队的“零结果”，很容易让人联想到139年前那场改写物理学史的实验。

1887年，美国物理学家迈克尔逊和莫雷设计了精密实验，试图测量地球在“以太”中运动时的光速差异，当时主流观点认为，光波需要“以太”作为传播介质，就像声波需要空气一样。

但实验结果令人震惊，无论光线朝向哪个方向传播，速度始终保持一致。

这个“零结果”让当时的物理学界陷入困惑，却也为爱因斯坦的狭义相对论埋下了伏笔。

1905年，26岁的爱因斯坦大胆提出颠覆性观点，根本不存在“以太”，光速在所有参考系中都是恒定的。

这一假设成为狭义相对论的核心，推导出了时间膨胀、长度收缩、质能转换等一系列颠覆常识的结论。

一百多年来，从粒子加速器的微观实验到GPS卫星的轨道校准，从原子钟的精准计时到引力波的探测，狭义相对论历经无数检验，从未出现过矛盾的观测结果。

如今巴塞罗那自治大学的团队正在重复类似的“冒险”。

他们深知，要挑战这样一个经过百年验证的理论，必须找到更极端的实验环境，宇宙深处的超高能伽马射线，正是他们选中的“测试工具”。

正如团队负责人之一、博士生安娜·坎波伊-奥尔达兹所言：“科学的进步往往始于对权威的质疑，即使我们大概率无法推翻爱因斯坦，也能为后续研究划定边界。”

两大物理支柱的“致命矛盾”

科学家们执着于挑战光速恒定，并非没事找事，而是源于现代物理学最核心的困境，广义相对论与量子力学的“水火不容”。

这两大理论分别统治着宏观宇宙和微观世界，却无法被统一到同一个框架中。

广义相对论描述的是引力与时空的关系，认为质量和能量会弯曲时空，而弯曲的时空又决定了物质的运动轨迹。

它成功预言了黑洞、引力波、宇宙膨胀等现象，每一次观测都与理论完美契合。

量子力学则掌控着微观世界，揭示了粒子行为的不确定性和概率性，支撑起了粒子物理标准模型，对基本粒子行为的预测精度能达到小数点后十几位。

但当科学家试图将两者结合，解释黑洞内部、宇宙大爆炸等极端场景时，矛盾便会爆发。

在普朗克尺度（10的负35次方米）下，量子涨落会剧烈到让时空本身的概念都变得模糊，此时无论是广义相对论还是量子力学，都会失去解释力。

为了解决这一困境，物理学家们提出了弦理论、圈量子引力等多种量子引力理论，但至今没有任何一种理论能得到实验证实。

有趣的是，许多量子引力理论都指向同一个突破口，在极高能量下，支撑相对论的洛伦兹不变性可能会被微小破坏。

这意味着，光速或许并非绝对恒定，而是会随光子能量变化，这种效应在日常环境中完全无法察觉。

但在超高能伽马射线中，经过数十亿光年的传播，微小的差异可能会被累积放大，形成可测量的时间延迟。

这也正是巴塞罗那自治大学团队实验的核心逻辑。

宇宙级实验的硬核操作与“意外收获”

要验证这一猜想，实验设计必须足够精密。

团队选择了切伦科夫望远镜观测到的超高能伽马射线暴作为研究对象，这些伽马射线来自超新星爆发、黑洞吞噬物质、中子星合并等宇宙极端事件，能量可达数百吉电子伏特甚至数万亿电子伏特，比可见光高出十几个数量级。

如果不同能量的光子速度存在差异，那么它们从同一个源头出发，经过数十亿光年的长途跋涉后，到达地球的时间应该会出现偏差。

为了精准捕捉这种可能的偏差，由梅尔塞·格雷罗、安娜·坎波伊-奥尔达兹领衔的团队，联合阿尔加维大学、巴塞罗那自治大学的科研人员，开发了一种全新的统计分析方法。

这种方法能从已有的伽马射线数据中提取更多有效信息，精准检验标准模型扩展理论预言的关键参数。

经过反复测算，结果却让期待“突破”的科学家们略显失望，不同能量的光子到达时间完全符合爱因斯坦的预言，没有任何可测量的延迟。

但这并非毫无价值的“失败”。实验将洛伦兹不变性的检验精度提升了一个数量级，意味着如果新物理学真的存在，它必须藏在一个更小、更难探测的参数空间里。

这种“排除法”研究在科学中至关重要，物理学家无法直接确定哪个理论正确，却能通过实验逐步淘汰错误理论，缩小真相的范围。

更值得期待的是，本次实验使用的还是上一代观测设备。

正在建设中的切伦科夫望远镜阵列（CTA），将拥有更高的灵敏度和更大的探测面积，能捕捉到更多、更高能量的伽马射线事件。

随着观测能力的提升，对光速恒定的检验精度还将继续提高，或许未来某天，科学家真的能在数据中发现经典理论无法解释的异常。

全球竞逐量子引力

近年来，各国科学家都在通过不同方式寻找两大物理支柱融合的线索。

中国“墨子号”量子卫星就曾开展引力诱导量子纠缠退相干实验，这是国际上首次利用卫星在地球引力场中，对结合量子力学与广义相对论的理论进行检验，最终排除了引力导致纠缠退相干的现象，为相关研究划定了边界。

南京大-学杜灵杰团队则在凝聚态系统中取得突破，首次为“分数量子霍爾引力子”画像，从自旋、动量、能量三个角度证实了引力子激發的存在，为量子引力理论提供了全新的实验支撑，该成果还入选了2024年度“中国科学十大進展”。

此外，英国、荷兰和意大利的科学家成功测量了0.43毫克微小粒子的引力，仅为30阿牛顿（10的负18次方牛顿），为探索微观世界的引力与量子效应融合打开了大门。