美媒:宇宙某地,時(shí)光能夠倒流?
參考消息網(wǎng)3月20日?qǐng)?bào)道美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站3月16日發(fā)表題為《我們的宇宙或許有一個(gè)時(shí)間倒流的“雙胞胎”》的文章,作者為保羅·薩特。全文摘編如下:
一種新理論認(rèn)為,可能存在另一個(gè)“反宇宙”,在那里時(shí)間倒流,退回到“大爆炸”之前。
這種觀點(diǎn)認(rèn)為,早期的宇宙很小、熾熱且致密——而且非常均勻,以至于時(shí)間看起來(lái)是對(duì)稱的,有倒退和前進(jìn)。
如果真是這樣,那么這項(xiàng)新理論意味著,暗物質(zhì)并沒(méi)有那么神秘。暗物質(zhì)只是一種新的被稱為中微子的“幽靈粒子”,只能存在于這種宇宙中。這一理論還暗示,在“大爆炸”后不久的膨脹期,年輕的宇宙會(huì)迅速膨脹。
如果真是這樣,那么未來(lái)搜尋引力波或確定中微子質(zhì)量的探索可以一勞永逸地回答以下問(wèn)題:這個(gè)鏡像般的反宇宙是否存在。
物理學(xué)家在自然界中發(fā)現(xiàn)了一組基本對(duì)稱性。最重要的三個(gè)對(duì)稱性是:電荷正負(fù)對(duì)稱、宇稱對(duì)稱和時(shí)間反演對(duì)稱。
大多時(shí)候,物理相互作用都遵循以上對(duì)稱性中的大部分,這意味著有時(shí)會(huì)存在違背這些對(duì)稱性的情況。但物理學(xué)家從未發(fā)現(xiàn)同時(shí)違背這三個(gè)對(duì)稱性的情況。如果你對(duì)自然界中觀察到的每一次相互作用都進(jìn)行反演,從電荷-宇稱-時(shí)間三個(gè)維度同時(shí)進(jìn)行,那么這些相互作用會(huì)有完全相同的表現(xiàn)。
這一基本對(duì)稱性被命名為CPT對(duì)稱性——“C”指電荷,“P”指宇稱,“T”指時(shí)間。
在最近發(fā)表于《物理學(xué)紀(jì)事》月刊上的一篇新論文中,科學(xué)家們提出擴(kuò)展這一保羅·薩特組合對(duì)稱性。通常,這種對(duì)稱性只適用于相互作用——構(gòu)成宇宙物理學(xué)的力和場(chǎng)。但也許,如果這是一種非常重要的對(duì)稱性,那么它會(huì)適用于整個(gè)宇宙自身。換句話說(shuō),這種觀點(diǎn)將這種對(duì)稱性從僅僅適用于宇宙的“演員”(力和場(chǎng)),擴(kuò)展到“舞臺(tái)”本身,即將整個(gè)宇宙作為物理對(duì)象。
我們生活在一個(gè)不斷膨脹的宇宙中。這個(gè)宇宙中充滿了大量粒子,它們做著很多有趣的事情,宇宙的演變隨著時(shí)間的推移而向前推進(jìn)。如果我們把CPT對(duì)稱性的概念擴(kuò)展到整個(gè)宇宙,那么我們對(duì)宇宙的看法就并非全貌了。
相反,一定有更多。為了在整個(gè)宇宙中保持CPT對(duì)稱性,一定有一個(gè)鏡像的宇宙來(lái)與我們的宇宙保持平衡。這個(gè)宇宙一定有我們的所有電荷的相反電荷,與我們成鏡像,而且時(shí)間倒流。我們的宇宙只是雙胞胎中的一個(gè)。綜合起來(lái)看,這兩個(gè)宇宙遵循CPT對(duì)稱性。
我們永遠(yuǎn)無(wú)法看到我們的“孿生兄弟”——CPT鏡像宇宙,因?yàn)樗嬖谟谖覀兊摹按蟊ā钡摹氨趁妗保谖覀兊挠钪娲嬖谥?。但這并不意味著我們無(wú)法對(duì)這種想法進(jìn)行驗(yàn)證。
研究人員發(fā)現(xiàn)了關(guān)于這一想法的一些觀測(cè)結(jié)果。首先,他們預(yù)測(cè),已知的三種“左撇子”中微子都應(yīng)該是馬約拉納費(fèi)米子,這意味著它們是自己的反粒子。到目前為止,物理學(xué)家還不確定中微子是否具有這種特性。
此外,他們還預(yù)測(cè),其中一種中微子應(yīng)該是無(wú)質(zhì)量的。目前,物理學(xué)家只能對(duì)中微子的質(zhì)量設(shè)置上限。如果物理學(xué)家能夠最終測(cè)量中微子的質(zhì)量,而且其中一種實(shí)際上是無(wú)質(zhì)量的,那么這將極大地支持CPT對(duì)稱宇宙這一概念。
最后,在這個(gè)模型中,宇宙中自然而然就充滿了粒子。物理學(xué)家認(rèn)為,膨脹會(huì)使時(shí)空發(fā)生巨大震動(dòng),以至于使引力波充斥著整個(gè)宇宙。
許多實(shí)驗(yàn)都正在搜尋這些原始引力波。但在一個(gè)CPT對(duì)稱宇宙中,不應(yīng)該存在這樣的波。因此,如果搜尋原始引力波的努力無(wú)果,那么這或許是一條線索,因?yàn)樗『谜f(shuō)明這個(gè)CPT鏡像宇宙模型是正確的。