科幻小說是真的?科學家:我們身後還有一個時間倒流的「反宇宙」

本文經授權轉載自友站Inside硬塞的網路趨勢觀察文/ 湯皓茹  

這與目前主流宇宙論的一大差異在於,原本的宇宙論認為「大霹靂」發生後在極短的時間內,宇宙高速膨脹了一段時間;但這個新假說認為,如果我們所存在的宇宙有另一個對稱的「反宇宙(鏡像宇宙)」存在,那麼宇宙就不需要在很短的時間內暴脹。暗物質( Dark Matter )也不再神秘,它可能只是微中子( Neutrino )的一種新型態而已。

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想像一下,「大霹靂( Big Bang )」不是宇宙的起始。在「大霹靂」發生的同時,有另一個與我們生存的宇宙對稱、時間倒流的「反宇宙」存在。

加拿大滑鐵盧大學的團隊發表在《物理年鑑》上的一篇研究,討論這個宛如小說或動漫設定的概念。該理論假設早期宇宙又小又熱、高密度下,且時間也宛如前後對稱一般的均勻。

這與目前主流宇宙論的一大差異在於,原本的宇宙論認為「大霹靂」發生後在極短的時間內,宇宙高速膨脹了一段時間;但這個新假說認為,如果我們所存在的宇宙有另一個對稱的「反宇宙(鏡像宇宙)」存在,那麼宇宙就不需要在很短的時間內暴脹。暗物質( Dark Matter )也不再神秘,它可能只是微中子( Neutrino )的一種新型態而已。

CPT 對稱

 研究奠基在「 CPT 對稱」這個物理定律上。電荷( Charge )、宇稱( Parity )以及時間( Time ),「三者同時反轉(相反)時」具有對稱性。

宇宙的本質存在著對稱性,這三者的對稱意即,所有的物質都會代換成反物質、交互作用的所有粒子會正反相對並發生相同的交互作用( C 反轉);所有的物體的位置會被反射到虛數的平面、交互作用的鏡像也會發生同樣的結果( P 反轉);所有的運動量會反轉、如果回溯交互作用時間看起來也會完全相同( T 反轉);CPT 轉換會將我們所處的宇宙轉變為其「鏡像」,反之亦然。

1950 年代李政道、楊振寧的研究中確立了「宇稱不守恆」的概念(因而獲得 1957 年的諾貝爾物理學獎),其後 C 的對稱性也被打破。由此,根據 CPT 守恆, T 對稱性同樣也被打破。然而過去從未觀測過 3 個對稱性同時被打破的瞬間。

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研究將 CPT 三者結合的對稱性擴張到宇宙整體

過去對稱性被適用在交互作用,也就是物理的「力」、與「場」上。但研究提出,對稱性不只適用於存在宇宙的「力與場」(=在舞台上表演的演員)、而是連同「宇宙本身」(=整個舞台)都適用。

這也意味著我們所看見的宇宙並非宇宙的整體,如果要遵守 CPT 對稱,那麼勢必存在另一個鏡像宇宙。而且該鏡像宇宙當中,具有與我們所處的宇宙完全相反的電荷粒子,以及倒流的時間。

若鏡像宇宙真的存在,那麼現行宇宙論主流假設的加速度暴脹就非絕對必要。即使自然膨脹,也會充滿粒子。此外,在對稱宇宙當中,還應該存在有新型態的微中子。

目前所知的微中子,有「電微中子」、「緲微中子」、「濤微中子」三種,然而該三種微中子均為「左旋」(運動時的轉動方向)。但是微中子以外的所有粒子均有左旋與右旋向,因此微中子當中被認為應該也具有右旋向的類型。

在對稱宇宙當中,至少要有一種右旋微中子,它可能是無法目測,只能依照其重力帶給宇宙的影響才能被人查知。

「滿佈在宇宙中」、「無法目測」、「只能透過重力的影響觀察到」⋯⋯,慢著,這是在講暗物質嗎?

也就是說,將 CPT 對稱性套用在宇宙整體上,並假設存在反宇宙時,該宇宙就會充滿右旋的微中子,也可以說明暗物質的存在了。

反宇宙可以驗證嗎?

儘管我們無法前往大霹靂發生前(因為時間倒流)的那個鏡像宇宙,但是科學家提及一些驗證方式。比如說,若反宇宙真的存在,那麼應該也存在不含質量的微中子。若有一天科學技術能夠準確測量微中子的質量、且測量發現確實不含質量的,便可作為反宇宙存在的一項證據。

另外,反宇宙的模型來說,認為早期宇宙並未發生暴脹,粒子是自然充滿宇宙的。現行主流的宇宙論認為暴脹發生時,由於強大的衝擊加諸在時空上,因此延伸出重力波。但是在 CPT 宇宙之中並不存在重力波。

至此為止科學家幾度嘗試搜尋原始重力波的痕跡未果,或許這也暗示了反宇宙理論具有其合理空間的可能性。

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