反物質世界去哪了？

編者按：關於反物質，我刊從1997年第11期《反地球在哪裡?》到2017年第8期《反物質之謎》，二十年來多次從各個方面介紹了反物質，下面這一篇文章對反物質的去向做了與眾不同的解釋。

問題的提出

你知道有個反物質世界嗎?因為有物質就有反物質——現在科學家已「造」出了反氫原子——我們生活在物質世界，那麼就有個反物質世界，那反物質世界去哪了?

物質與反物質同時誕生於宇宙大爆炸，似乎應該是成對出現的，然而，我們今天所能觀察到的宇宙全部由物質組成，卻幾乎找不到反物質的蹤影。

物質與反物質在宇宙中的含量存在如此極端的差異，其中的緣由物理學家還不得而知。也許，宇宙誕生時反物質的含量就是極少的;也許，宇宙的某個範圍是物質世界，另一個範圍是反物質世界，而人類只是偶然居住在物質世界裡。

如果後一種情況是真的，即，宇宙在大爆炸之後也產生了一個擁有大量反氫和反氦的反物質世界。那麼，這個遙遠的反物質世界演變到今天會是什麼樣子呢?

奇異的反物質世界

按照物理學理論，反物質與物質之間最基本的區別在於兩者帶有相反的電荷，比如，一個質子帶有一個正電荷，而一個反質子則帶有一個負電荷。如果反物質與物質互為鏡像，只存在電荷符號的差異，那麼反物質世界的演變過程與我們物質世界所經歷的演變過程不會有什麼不同。宇宙中的反氫和反氦會凝聚成反物質恆星，並在反物質恆星的核心中融合出更重的反物質元素，然後，宇宙中還會出現反物質行星甚至反物質生命。

而當反物質生命仰望天空時，看到的景象很可能與我們所看到的景象相同。因為2017年，物理學家已經生產出了反氫，並且首次對反氫原子進行了激光光譜分析，結果發現，反氫原子的光譜與氫原子的光譜完全吻合。所以，一個反物質太陽會發出與我們的太陽同樣的光，而這些光也會反射出一個與月亮同樣明亮的反物質月亮。

不過，上述這一情景都是建立在「反物質與物質互為完美鏡像」的基礎之上的，但是，反物質與物質之間很可能還有一些其他方面的微妙差異。

怪問題的怪解釋

比如，反物質也許不具備常規質量，導致它們之間的相互作用不是「萬有引力」，而是「萬有斥力」。在這種情況下，反物質宇宙將永遠不會形成恆星或星系，而只會充滿反氫和反氦的雲氣。又比如，中微子是不帶電荷的，物理學家原本認為反物質的中微子等同於物質的中微子，但現在發現兩者其實略有不同。中微子有一種螺旋屬性，物質的中微子是左旋的，反物質的中微子是右旋的。

這點差異本來不算什麼大事，但1956年，美籍華裔女物理學家吳健雄曾經觀察過鈷-60原子的放射性衰變，她發現了具有左旋屬性的原子和具有右旋屬性的原子會以不同的速率衰變。物理學家設想，如果反物質與物質的螺旋屬性是相反的，那麼兩者的衰變速率將會是不同的。這也許就是我們為什麼在宇宙中看不到反物質的原因——它們的質子可能早就衰變成輕子了。

所以，如果存在反物質世界，那反物質世界去哪裡了?

它也許存在於遙遠宇宙的彼端,有著與我們的世界完全一樣的風景;

它也許散布在廣袤的宇宙空洞中,除了輕元素氣體外別無他物;

甚至，反物質世界早已衰變消亡了,它的遺迹可能就在我們身邊。

當然，物理學家更傾向於認同第一種可能性，畢竟，「萬有斥力」以及「質子衰變」的假設都太大膽了。但目前，物理學家只能在實驗室中獲取只有毫微克量級的反物質，而且很難將它長時間保持在穩定狀態，所以，物理學家還無法對反物質進行充分研究以推翻後兩種可能性。不過，如果這些難題有一天被物理學家破解，那將是石破天驚的事件。

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