真空并不像看上去那样空无一物。这是一项针对恒星残骸信号的新研究得出的核心结论。研究人员表示，这是迄今为止最有力的证据，证明极强磁场能够改变真空的物理性质，让看似空无一物的空间表现得像棱镜一样，改变光的传播方式。

这项研究由乔治华盛顿大学物理学研究生蕾切尔·斯图尔特主导，验证了90年前科学家提出的一项奇异物理效应预测。斯图尔特在一份声明中表示：「我们通过观测这颗遥远的恒星核心获取的信息，也为我们理解已知现实时空的本质提供了线索，这在我看来非常不可思议。」

这一理论可以追溯到1936年。当时德国物理学家维尔纳·海森堡与他的学生汉斯·欧拉提出，空间从来都不是真正的虚空。相反，空间里充斥着不断涨落的「虚粒子」海洋——电子与其反物质对应物正电子，它们不断凭空出现又瞬间湮灭。这种亚原子层面的涨落是量子力学的必然结果，在普通条件下无法被观测到。但该理论预测，像磁星周围这样的超强磁场，能够改变光的传播方式，让光波在特定方向上的偏振程度显著增强，这一效应被称为「真空双折射」。

研究合著者、澳大利亚斯威本科技大学天体物理学家马库斯·洛厄在声明中指出：「要观测到真空双折射，需要的磁场强度比人类在地球上制造出的最强磁场还要高1亿倍以上。幸运的是，大自然为我们提供了磁星，它们是寻找这一效应的完美宇宙实验室。」

磁星是大质量恒星爆炸后留下的致密残骸，体积和一座城市相当，拥有宇宙中已知最强的磁场。合著者米凯拉·内格罗表示：「我们不再只是研究天体本身，而是在利用它们检验自然规律。」

天文学家此前也曾观测到这一现象的蛛丝马迹，但始终没有确凿证据。2017年，研究人员利用智利的甚大望远镜观测到了偏振迹象，但这些光学观测结果存在多种解释。科学家指出，要拿到确凿证据，必须依靠天基X射线观测台，尤其是NASA的成像X射线偏振探测器（IXPE）。IXPE于2021年发射升空，专门用于测量高能X射线的偏振状态。洛厄表示：「也就是在最近六年左右，我们才真正拥有了能在磁星周围探测到这一效应的望远镜。」

2025年3月至4月，研究团队将IXPE对准了磁星1E 1547-5408，并结合了国际空间站上的X射线望远镜、澳大利亚的穆里扬射电望远镜及南非射电天文台的观测数据。研究有两项关键发现：IXPE捕捉到的X射线偏振度是同类天体的近三倍，远超中子星表面辐射标准模型能解释的范围；偏振方向与恒星磁场方向一致，和射电波观测模式完全吻合。研究人员由此得出结论，真空双折射是唯一合理的解释。

「这多少让人松了口气，因为它说明我们的理论依然成立，物理学体系并没有出问题。」洛厄在采访中说。对南非射电天文台首席科学家费尔南多·卡米洛而言，这一发现也为他漫长的研究历程画上了圆满一笔。卡米洛从2007年就开始研究这颗磁星，他感慨道：「但我们绝对想不到，20年后它会助力验证量子力学中一个基础又格外奇特的预测。」

研究团队计划通过未来的探测任务进一步证实这一发现，其中包括计划中的全球轨道软X射线偏振计任务，并优化计算机模拟以区分真空双折射信号与其他物理过程。洛厄表示：「有了这些未来数据和更新后的模拟，我们或许终于能走完海森堡在近90年前开启的这段探索之路。」

相关研究论文于8月5日发表在《自然》杂志上。