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是否存在“镜像宇宙”，在那里一切都是反的？这种想法看起来似乎是违反物理学法则的。 宇宙学中的最大谜团之一，是宇宙为何大部分是由物质而非反物质组成的。在大爆炸发生时，产生了大致相等的物质和反物质，然后它们大部分都湮灭了。它们只是接近相等，物质要多那么一点点，这剩下的一点点物质就构成了我们的宇宙。 但在宇宙中的某处，是否存在着由反物质构成的恒星？它的身边是否有反物质构成的行星？是否存在一个相反的宇宙，它的运作机制与我们这个宇宙完全相同，而只是一切都是由反物质构成？ 反物质理论是由保罗·迪拉克于 1928 年提出的，他当时认识到，量子物理的一大要义是，电子也可以带正电荷。4 年后，卡尔·D·安德森便发现了这样的粒子，并将其命名为“正电子”。我们相信他明显是在抵制迪拉克，所以没有把这种粒子命名为“迪拉克子”。结果“迪拉克子”后来成了一个巨型日本机器人的名字。 反粒子是在高能粒子对撞中产生的，这种事情会在宇宙中自然而然地发生，也可以用粒子加速器人为地进行制造。我们甚至可以在宇宙中检测到物质和反物质相撞后产生的湮灭现象。 物理学家已经发现了一系列的反粒子，包括反中子、反质子、反氢、反氦等。他们很自然地想到，如果宇宙的平衡被翻转将会发生什么？如果宇宙大部分是由反物质构成又会怎样？宇宙是否还会照常运转？是否会出现由反物质构成的恒星、行星，甚至是由反物质构成的人？ 在物理方程中用反物质取代物质，被称为“电荷共轭”。而其结果并非那么简单。假如你反转所有粒子的电荷，宇宙的演化方式和原来其实是不一样的。 为了解决这个问题，物理学家思考过镜像宇宙存在的可能性。在镜像宇宙中，粒子的行为与我们的宇宙互为镜像。所有的一切都是相反的，自旋、电荷、速度、运转。这被称为“宇称反转（parity inversion）”。结果如何呢？ 答案又是否定的。虽然几乎可以算通，但是支配着原子核衰变的弱核作用力导致其最终失败。在镜像宇宙中，弱核作用力拖了后腿。宇称在弱核作用力下是不守恒的。  物质和反物质互相湮灭时我们可能会看到的景象。来源：美国宇航局、CXC、M. Weiss 假如你同时反转电荷和宇称呢？假如镜像宇宙中存在反物质呢？这被物理学家称为“电荷宇称对称”。但詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇曾于 1964 年做过一个实验，结果表明也不可能。一个镜像反物质宇宙，没有办法按照我们的物理学法则演化。这个实验还赢得了 1980 年的诺贝尔奖金。 现在物理学家只剩下最后一招了。假如我们把时间也反转，同时一切又由反物质构成并处于镜像之中，那这个对称就完美了。所有物理基础都会被保留，得到的便是一个看上去完全相同的宇宙。 这表明我们也许就生活在一个镜像宇宙中，只要你反转每个粒子的电荷，并使时间倒流即可。如果你这么干了，那它其实与我们实际生活的这个宇宙是无法分辨的。 文/Fraser Cain |
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