中國(guó)古代的《易經(jīng)》把世界的形成歸結(jié)為“陰陽(yáng)”，認(rèn)為陰陽(yáng)二氣演化并操縱著世間萬(wàn)物。這個(gè)遠(yuǎn)古的理論當(dāng)然只是我們祖先的想象，不過(guò)卻和當(dāng)今的粒子研究有一點(diǎn)契合。如果我們把組成我們的物質(zhì)看成“陽(yáng)”的話，那么反物質(zhì)就可以稱作“陰”了。理論上講，世界上的一切都是相對(duì)稱的，有組成世界的物質(zhì)，就有與之相反的反物質(zhì)存在。根據(jù)大爆炸理論，宇宙誕生之初，應(yīng)該產(chǎn)生出同等量的粒子和反粒子，正物質(zhì)和反物質(zhì)，今天，反物質(zhì)只能在宇宙射線和質(zhì)子加速器中才能找到。那么那些反物質(zhì)都到哪里去了呢?

為了解釋反物質(zhì)稀缺之謎，科學(xué)家提出了幾個(gè)假說(shuō)。

反物質(zhì)躲在宇宙深處

當(dāng)一個(gè)粒子與它的反粒子相遇時(shí)，就會(huì)發(fā)生湮沒(méi)，在相互湮沒(méi)的過(guò)程中，正負(fù)電荷抵消了，不過(guò)并不是說(shuō)兩個(gè)粒子會(huì)同歸于盡，什么也不留下。粒子和反粒子具有相同的質(zhì)量，這兩份質(zhì)量是不會(huì)因?yàn)殇螞](méi)而消失的。質(zhì)量其實(shí)是能量的一種形式，在湮沒(méi)的過(guò)程中，它是可以改變自己的表現(xiàn)形式的。

顯然，地球和我們一樣，都是正物質(zhì)。月亮呢?既然美國(guó)阿波羅號(hào)上的宇航員能夠登上月球而安然無(wú)恙，那么月球也是由正物質(zhì)組成的。太陽(yáng)雖然讓人畏懼，無(wú)法登陸，但是太陽(yáng)會(huì)利用太陽(yáng)風(fēng)影響周圍的空間，它向外散射一些帶電粒子流。太陽(yáng)風(fēng)顯然是正物質(zhì)組成的，否則我們的地球就會(huì)被它侵蝕掉。因此，太陽(yáng)也是由正物質(zhì)組成的?？梢赃@樣說(shuō)，我們的太陽(yáng)系是正物質(zhì)統(tǒng)治的國(guó)度。

正物質(zhì)與反物質(zhì)不共戴天，因此假如有反物質(zhì)穿越宇宙空間要拜訪我們的地球，會(huì)發(fā)生什么事情呢?它將穿越這個(gè)國(guó)度，幾乎不可避免地要遭遇到某個(gè)“反反物質(zhì)”即正物質(zhì)的熱烈擁抱。于是，這個(gè)反物質(zhì)將改變自己的性質(zhì)，很可能變成不帶電荷的粒子，或者成為一縷射線，這都是我們?nèi)祟惪梢杂^察到的形式。可是，我們?cè)趺粗肋@些粒子或射線的前身是天外來(lái)客反物質(zhì)呢?

根據(jù)上面的考慮，一些人認(rèn)為，反物質(zhì)是存在的，反物質(zhì)形成的星系也該存在，只是對(duì)我們來(lái)說(shuō)，實(shí)在是難以觀察。它們也許躲藏在遙遠(yuǎn)的宇宙深處，偶爾派遣過(guò)來(lái)的“觀光團(tuán)”在路途中就遭遇了湮沒(méi)。這些物質(zhì)都是我們目前無(wú)法直接觀察到的，它們躲在宇宙深處，自己組成了反物質(zhì)的樂(lè)園。

一些思想更開(kāi)放的科學(xué)家認(rèn)為，我們不用擔(dān)心有一天反物質(zhì)會(huì)襲擊我們的星系，因?yàn)樗鼈兏揪筒缓臀覀兲幱谕粋€(gè)宇宙中！

1933年，那個(gè)預(yù)言了反粒子的狄拉克在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)儀式上發(fā)表的演說(shuō)中稱，他相信存在一個(gè)“反物質(zhì)”構(gòu)成的宇宙。之后，一些物理學(xué)家提出了“反物質(zhì)宇宙模型”學(xué)說(shuō)，他們認(rèn)為原始宇宙由一半正物質(zhì)和一半反物質(zhì)構(gòu)成，隨著宇宙的膨脹，宇宙中的正、反物質(zhì)彼此分開(kāi)并各自聚集為以正物質(zhì)為主和以反物質(zhì)為主的團(tuán)塊，在正、反物質(zhì)交界處，由于正、反物質(zhì)湮沒(méi)而產(chǎn)生巨大輻射壓，從而把正物質(zhì)區(qū)域與反物質(zhì)區(qū)域分隔開(kāi)來(lái)，形成了彼此孤立的宇宙，兩個(gè)宇宙被“宇宙地平線”分隔開(kāi)，因而不能相互觀測(cè)到。

像我們安心地生活在正物質(zhì)宇宙中一樣，很可能也有人居住在反物質(zhì)宇宙中，他們自身由反物質(zhì)組成，如反質(zhì)子、反中子、正電子等等，他們周圍的世界，是由反物質(zhì)統(tǒng)治的，只有極少的正物質(zhì)存在。不過(guò)，他們是不會(huì)把自己定義為“反人類”的，在他們看來(lái)，我們的宇宙才是反的，而他們是正的。

正、反物質(zhì)不均衡

長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為粒子世界中，如果一個(gè)世界完全由反物質(zhì)組成，那么在性質(zhì)上應(yīng)該和完全由正物質(zhì)組成的世界一樣，它們之間存在著三個(gè)基本的變換守恒：一個(gè)是粒子和反粒子互換的正反粒子變換，一個(gè)是空間三個(gè)坐標(biāo)軸都反向的空間(鏡像)反射變換一個(gè)是時(shí)間反演變換(把時(shí)間顛倒)。也就是說(shuō)，如果我們把我們的正粒子形成的世界完全替換為反粒子，在性質(zhì)上這個(gè)反物質(zhì)世界是完全等價(jià)的，我們看不出有什么差異。

物理學(xué)家長(zhǎng)期認(rèn)為這三個(gè)變換守恒和能量、動(dòng)量等的守恒定律一樣，都是粒子物理學(xué)中的基本定律。后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，這只是我們從宏觀世界中得到的“偏見(jiàn)”。在1956年前后，華裔物理學(xué)家李政道和楊振寧就提出，在微觀世界中，空間鏡像變換是不守恒的。很快，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)正反粒子變換也不都是守恒的，宇宙并不平衡。

此后的研究相繼發(fā)現(xiàn)，粒子和反粒子之間確實(shí)存在著細(xì)微的差別。比如在2001年，物理學(xué)家通過(guò)讓電子束和正電子束相碰撞，產(chǎn)生出了大量的重子和它的反粒子，比如B介子和反B介子。反謂重子，是指那些質(zhì)子、中子和比它們還重的基本粒子。這些產(chǎn)生出的粒子和反粒子都十分短命，迅速轉(zhuǎn)化為其他更輕的亞原子粒子，比如K介子等。

如果物質(zhì)和反物質(zhì)沒(méi)有區(qū)別，B介子和反B介子就會(huì)顯示出相同的衰變模式。然而，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這兩種粒子顯示了不同的衰變狀況。通過(guò)對(duì)2億對(duì)B介子和反B介子的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)和反物質(zhì)的不對(duì)稱現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)了910例B介子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)K介子和一個(gè)其他的介子，但是在反B介子中，只發(fā)現(xiàn)了696例。

不要小看這個(gè)細(xì)微的差別，在宇宙大爆炸的時(shí)候，正物質(zhì)和反物質(zhì)也許就是因?yàn)檫@一點(diǎn)點(diǎn)的細(xì)微不同，而在數(shù)量上出現(xiàn)了不同，不斷產(chǎn)生的正物質(zhì)恰好比反物質(zhì)多那么一點(diǎn)點(diǎn)，于是在“陰陽(yáng)大搏斗”之后，反物質(zhì)被消滅掉，而正物質(zhì)保留了下來(lái)。整個(gè)宇宙于是由正粒子統(tǒng)治著，偶爾有極少量的反粒子由于不明原因出現(xiàn)，也很快被鎮(zhèn)壓，尸骨無(wú)存。

但是我們的宇宙為什么會(huì)喜歡正物質(zhì)，討厭反物質(zhì)，依然是個(gè)沒(méi)有解決的難題。

[責(zé)任編輯]蒲 暉