1887年，物理学史上最重要的实验之一发生了。美国科学家迈克尔逊和莫雷试图通过比较光在地球运动方向上的速度和垂直于地球运动方向的光速来测量地球的运动速度，结果却失败了。这一堪称科学史上最重要的零点测量结果，促使爱因斯坦提出光速恒定的假设，并最终构建了他的狭义相对论。

该理论意味着所有物理定律都是相同的，与观察者之间的相对运动无关——这一概念被称为洛伦兹不变性。

与此同时，量子理论也得到了发展，洛伦兹不变性是其所有理论框架的核心，特别是量子场论和粒子物理标准模型。后者是迄今为止经过最精确检验的理论，其验证精度令人难以置信。

为什么物理学家仍然质疑洛伦兹不变性

既然洛伦兹不变性已经取得了115年的不间断成功，为什么还要怀疑它呢？

答案依然要从阿尔伯特·爱因斯坦说起——这次是他的广义相对论，该理论将引力描述为几何形变。这一理论已被证明极其成功，在从弱引力到强引力的各种情况下都得到了非常精确的验证。

问题在于量子场论的概率波函数与其在弯曲几何中的运动以及它们对时空曲率的修正之间存在根本性的不相容性。大多数试图将这两种理论调和到量子引力共同框架下的尝试，最终都不得不打破洛伦兹不变性，尽管这种打破程度很小。

因此，迈克尔逊和莫雷的探索在今天仍在继续，这得益于现代实验室利用大幅改进的技术进行的实验。

利用伽马射线检验洛伦兹不变性

一些违反洛伦兹不变性的量子引力理论预测光速会随光子能量而变化。任何偏离恒定光速的偏差都必须极其微小才能符合当前的限制条件，但在极高光子能量下（即超高能伽马射线），这种偏差或许可以被探测到。

由前巴塞罗那自治大学（UAB）学生梅尔塞·格雷罗（Mercè Guerrero）和现任巴塞罗那自治大学电子与电子研究中心（IEEC）博士生安娜·坎波伊-奥尔达兹（Anna Campoy-Ordaz）领导的研究团队，以及阿尔加维大学的罗伯特·波廷（Robertus Potting）和巴塞罗那自治大学物理系讲师、同时也在电子与电子研究中心任职的马库斯·高格（Markus Gaug）参与，借助天体物理学，以前所未有的精度检验了洛伦兹不变性。该研究成果发表在《物理评论D》（Physical Review D）期刊上。

这是有可能的，因为如果光子是从位于非常远距离的源同时发射的，那么光子群速度的微小差异可能会累积成地球上可测量的到达时间延迟。

该团队结合了来自天体物理测量的超高能伽马射线的一系列现有界限，采用一种新的统计方法，检验了标准模型扩展（SME）中一系列目前受理论学家青睐的违反洛伦兹不变性的参数。

最新结果揭示了什么

研究人员原本希望推翻爱因斯坦的理论，但和之前的许多人一样，他们最终未能成功。尽管如此，新的界限比之前的极限提高了一个数量级。

与此同时，对量子引力理论预测进行实验检验的探索仍在继续，下一代仪器——例如切伦科夫望远镜阵列天文台——即将问世，其设计目的是大大提高对来自遥远源的超高能伽马射线的探测性能。

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