科学家尝试破解四季苹果坠落是否一样快
地球在一年的不同时间处于力场的不同点上
国外科学家尝试破解牛顿当年没有提出的问题——
大家都听说过牛顿和苹果的故事。1666年的秋季，牛顿看见一个苹果坠落到地面上，不禁思绪万千，促使他提出一连串的问题：“那个苹果为什么总是垂直下坠？为什么不会向旁边飘落或者朝上升腾，而是始终对着地球的中心呢？”
牛顿当时没有提出来的一个问题是：苹果或橘子是否是以不同方式坠落的？或者说，在春季的时候，苹果是否落下的速度更快？这些问题也许只会引起少数人的关注，但美国印第安纳大学的物理学家艾伦·科斯特莱茨基却认为它们是重要的。他和他的研究生杰伊·塔松发现：诸如此类公然违背我们最佳引力理论的现象，可能已轻易地回避了长达数世纪的探究。
挑战物理学经典假设
从目前来看，相对论和标准模型都是不够完善的。科学家为此假设：宇宙中充满着迄今未知的力场，这些力场会将“优先选取”的方向强加给空间，从而使洛伦兹对称遭到破坏。结果，便形成了一种被科斯特莱茨基称为标准模型扩展(SME)的理论。
美国印第安纳大学的物理学家艾伦·科斯特莱茨基和他的研究生杰伊·塔松最近在《物理评论快报》上发表了一篇论文。“我们已经有了一项令人震惊和欣慰的发现。”科斯特莱茨基说，“我们差一点可以瞥见支撑我们宇宙的终极理论。探究这些看似未必会发生的可能性，有助于我们理解是什么在维系着宇宙的运行。”
这是科斯特莱茨基潜心研究20年的成果。1989年，他开始思索我们对宇宙运行的最佳理解究竟出了什么“故障”；这种理解是由两种伟大理论所提供的。第一种便是广义相对论，也就是爱因斯坦阐释引力如何运行的理论。另一种则是粒子物理学的标准模型，亦即从量子角度来描述我们周围的物质和引力以外的所有力。
从目前来看，相对论和标准模型都是不够完善的。遇到引力异常强大的场合，例如在描述宇宙大爆炸或黑洞中心的时候，广义相对论就会失灵。而标准模型为了解释宇宙基本粒子的质量，又不得不极尽牵强附会之能事。此外，这两种理论还是互不兼容的，对于时间等概念持有截然不同的看法。这就使两者根本不可能融合为单一的“万物至理”。
问题在于：相对论和标准模型尽管各有各的缺陷，却都是非常出色的理论。若分开来看，它们都完美无瑕地描述了科学界已知的几乎所有的物理现象。如果我们想要知道将它们融为一体的理论是什么样子的，那么就得寻找它们无法解释的事物。“挑战在于寻找那些现象，”科斯特莱茨基说。这正是他和塔松认为他们现在也许能够做的事情。
作为第一步，他们向物理学中近乎神圣的、以洛伦兹对称而闻名的假设前提发起了攻讦。按照这一前提，物理学定律对于任何以相对于你统一速度运动的人来说似乎是相同的，不管这些人在空间中的定向如何。
洛伦兹对称所带来的一个后果，是宇宙应该具备各向同性：不管你朝什么方向观视或行进，世间万物看上去差不多是相同的，而且是以同样方式起作用的。无所谓“上”或“下”，也不存在能让光、人类或行星更易于行进的方向。
到目前为止，宇宙中还没有什么事物被证明是违背洛伦兹对称的。但那并不意味着洛伦兹对称是不可侵犯的。它恰恰意味着我们迄今为止的着眼点是错误的，或者说探寻对称侵犯的实验缺乏足够的灵敏度。
科斯特莱茨基和塔松并不是随便在找洛伦兹对称的茬儿。各种旨在建立万物至理的尝试都表明它可能会失效。其中最负盛名的，是所谓超弦理论和圈量子引力的处理方法。
然而，科斯特莱茨基并没有寄希望于特定的万物至理。相反，他采取了一种不预设答案、随时容许修正的态度，希望藉此让我们了解到哪里去寻找洛伦兹对称遭破坏的现象，对未来的理论有所启迪。
他和他的同事运用广义相对论和标准模型作为起点，然后提出了种种破坏对称的方式。他们为此假设：宇宙中充满着迄今未知的力场，这些力场会将“优先选取”的方向强加给空间，从而使对称遭到破坏。结果，便形成了一种被科斯特莱茨基称为标准模型扩展(SME)的理论。
SME理论将所有已知的力和粒子纳入考察范围，同时还兼顾到它们如何与新力场发生的相互作用，由此揭示了各种各样迄今被置若罔闻，实则有望为观察洛伦兹对称侵犯提供机遇的现象。“当前，实验人员正在按名单所列进行探索。”科斯特莱茨基说。
到目前为止，他们都以失败而告终。研究人员考察的内容包括：时钟在空间的某个定向是否走得更快一些，或者因材料内部的电子自转而形成的磁场是否会随着电子自转轴的定向而发生变化。到目前为止，他们什么也没有发现。
