宇宙學家:「大爆炸」前存在一個極端離奇的「逆世界」

2022-03-22     大寶貝     反饋

我們這個宇宙中有許多解釋不了的事情。比如科學家發現好像有額外的引力在維繫著各大星系,否則它們早就解體了;又比如人們發現宇宙正在神秘力量的推動下加速膨脹,而這種力量究竟是什麼?來自何方?沒人知道。

宇宙學家:「大爆炸」前存在一個極端離奇的「逆世界」

宇宙微波背景輻射,被稱為是宇宙「大爆炸」留下的餘暉。

科學家無法通過研究巨觀宇宙解開這些謎,進而轉向微觀世界。最近一些科學家稱,他們認為暗物質並不神秘,它們只是中微子的一個「味」。但如果真是這樣,那麼由此可以推導出,我們的宇宙可能有一個雙胞胎,一個存在於宇宙「大爆炸」之前的「逆宇宙」。在這個「逆宇宙」中,幾乎一切都是相反的,就連時間也是倒流的。

要講清楚「逆宇宙」,還得從宇宙的基本構成說起。

科學家發現,自然界擁有三大對稱性。這三種對稱性十分重要,也十分神奇。第一種是電荷。有的粒子帶正電荷,有的帶負電荷。但是假如我們把正負電荷全部顛倒一下,粒子間相互作用的結果卻依然一樣。

第二種是宇稱。通俗說就是鏡像,左右對稱性。除了自旋方向,粒子的鏡像與這個粒子擁有完全相同的特性,鏡像粒子之間的相互作用結果也和非鏡像一樣。

第三種就是時間。時間在物理學中是沒有方向性的,無論什麼物理進程,無論時間參數是向前還是向後,都會導致相同的結果。

大部分物理進程都會遵循這三種特性。雖然有時也會有例外,但科學家從來沒有在自然界中發現過同時違反這三大特性的現象。也就是說,在任何物理學進程中,如果我們將電荷反轉,鏡像互換,時間倒流,結果都和原來一樣。

這種特性原本僅對構成宇宙物理學基礎的諸多力和場適用。但也有物理學家假設,假如它對整個宇宙也適用,情況又當如何?

假如我們這個宇宙作為一個整體也具有這三大對稱性,那麼我們所看到的這個宇宙就可能是不完整的,只是宇宙的「一半」。

也就是說,在我們這個宇宙之「外」的某處,可能存在著一個「逆宇宙」。在這個宇宙中,一切與三大對稱性有關的物理學參數都與我們這個宇宙相反,包括時間也是倒流的。它和我們這個宇宙構成了天生的一對,共同遵循三大對稱性。

研究人員以這樣一個「逆宇宙」的存在為前提,推導出了許多有趣的結論。

首先,這樣一對宇宙會自然而然地膨脹,並充滿各種粒子。現有理論認為,宇宙中的粒子是在宇宙極早期,通過一次暴漲,也就是宇宙的急速膨脹後形成的。如果存在「逆宇宙」,那麼我們的宇宙可能根本沒有發生過暴漲。雖然有大量的觀測證據表明,暴漲可能真的發生過,但是整個暴漲理論的框架依然是模糊的,依然有被取代的可能。

其次,在這樣的一對宇宙中,可能存在某種新的中微子。目前已知的中微子有三個「味」:電子中微子、渺中微子和陶中微子。奇怪的是,這三「味」中微子都是左旋的(相對於它們的運動方向)。所有其他粒子都同時擁有左旋和右旋兩種,因此物理學家一直懷疑,宇宙中可能存在某種未被發現的右旋中微子。假如真的存在「逆宇宙」,那麼我們這個宇宙中至少應該充斥著一「味」右旋中微子。這「味」中微子是隱形的,很難被探測到,我們只能感知到它產生的引力。

嗯,這聽起來是不是很耳熟?充滿宇宙,只產生引力。和暗物質很像。

由於時間倒流,「逆宇宙」和我們隔著一個「大爆炸」。因此我們可能永遠也無法對它進行直接的探測。但是研究人員認為,這並不意味著我們無法驗證這個理論。

首先,已知的三「味」左旋中微子都是「馬約拉納」粒子——意為它們都是它們自己的反粒子。但我們並不知道是不是所有中微子都是它們自己的反粒子。

其次,研究人員還預言,可能會有一種中微子是沒有質量的。目前物理學家只能給中微子的質量設上限。假如我們能夠對中微子的質量進行測量,並確認它們中有一種是‬沒有質量的,那麼將是對「逆宇宙」存在的一個有力證明。

最後,研究人員認為,這一理論如果成立,那將表明暴漲從未發生過。由於暴漲會導致時空劇烈震盪,因此整個宇宙都會充滿引力波,也就是所謂的「原初引力波」。但在「逆宇宙」理論中,「原初引力波」是不存在的。現在已經有許多引力波天文臺開始探測「原初引力波」。假如找到了,那麼「逆宇宙」理論破產;假如一直沒找到,那麼「逆宇宙」理論就還會一直堅挺下去。