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宇宙中有个反物质构成的你吗?

物理学家对宇宙的了解仍然非常少,有些最基本的问题也还没有彻底研究清楚。比如说,我们这个宇宙到底是有限大还是无限大?我们可以设想宇宙空间不可能有一个边界,否则你就可以问“边界的另一侧是什么”,所以爱因斯坦等科学家一直设想宇宙空间应该是弯曲的,用三维来比方就好像地球的表面一样:地球的总面积虽然有限,但是地球表面并没有边界。这个有限而无边”的模型,一直被我们作为对宇宙空间大小的标准解释。

然而2001年针对宇宙微波背景辐射的观测表明,宇宙空间有超过99.5%的可能性是完全平直的。如果这一假设正确,那么“有限而无边”的球面模型可能是错的,宇宙必须是无限大的。“宇宙无限大”也是目前被最广泛接受的暴胀模型的要求。

但是,我们目前只能看到有限宇宙部分。根据2013年天文学家公布的结果,宇宙年龄只有138亿年,再加上宇宙膨胀的作用,计算表明当前我们能看到的最远距离大约是460亿光年。

所以在这个无限大(或者几乎无限大)的宇宙中,我们能看到的只是一个半径460亿光年的小气泡。而根据暴胀模型,在宇宙中必然存在无数个像我们一样的小气泡。更进一步,物理学家还证明宇宙物质大体是均匀分布的,也就是说我们这个气泡并不比别的气泡特殊。别的气泡宇宙创生的时候也许有跟我们不一样的初始条件,但它们中的物理定律与我们完全相同。

而这些小气泡的“形态”却只有有限多种!这是因为量子引力统治着这个世界。“量子”,意味着在宇宙起源的时候只有有限多种方法去摆弄各种物质的分布,更进一步,所有可能的历史过程也只有有限多种,也许有无限多个气泡经历着完全相同的历史。这意味着宇宙中有无数个一模一样的你正在看着无数本一模一样的《十万个为什么》!一个粗略的估算表明,距离你最近的那个一模一样的“你”,距离你有101029米。

那么,这么多“你”中有没有一个是“反物质”组成的呢?所谓反物质,是指由“反粒子”构成物质,它们与“正粒子”性质完全相同,唯一的区别是带有相反的电荷和磁矩。正反物质相遇会发生湮灭释放能量,但一个由反物质构成的你,如果他的周围也都是反物质的话,应该跟你一样安然无事。

根据大爆炸理论,在宇宙创生之初,正反物质应该被均等地创造出来——可是这样一来它们一旦相撞就会全部湮灭。那么为什么我们看到的都是正物质呢?一种可能是存在某种称为“CP对称破缺”的机制,使得正物质比反物质更容易产生一点,但这种机制目前还没有被明确发现。另一种可能宇宙中的确有很多星系完全是由反物质组成的,它们距离我们的星系太远以至于不会跟我们碰撞发生湮灭。

所以物理学家有比较大的把握说宇宙可能有一个一模一样的“你”,但没有太大把握说这个“你”是否可能由反物质构成

【知识点】爱因斯坦“最大的失误”

1915年爱因斯坦发表了广义相对论,随后将它应用到整个宇宙上。当时人们以为宇宙是静止的,所以爱因斯坦在他的宇宙方程中人为添加了一项宇宙学常数,作为斥力对抗引力,来平衡维持“静态宇宙”。1929年哈勃发现宇宙膨胀之后,爱因斯坦才发现了自己的错误,称之为“最大的失误”。不过在1999年天文学家们确认宇宙正在膨胀之后,又不得不把“宇宙学常数”请了回来,虽然他们也不知道它的本质究竟是什么。

【发散思维】你觉得可能存在平行宇宙吗?

【本文关键词】暗物质 暗能量 反物质 多宇宙模型