2024年7月9日星期二

我們如何接受「鏡像時空」的新概念?

歐洲大型強子對撞機LHCb實驗室的科學家從2011年到2018年收集的數千萬個與D0粒子和它的反粒子K或η粒子衰變事件的數據中尋找到了正反粒子在衰變之中表現出的微小差異。D0粒子和它的反粒子的微小差異性反映了物理學家稱之為的電荷-宇稱不守恆現象,電荷-宇稱不守恆的定律有助於證實宇宙物質和反物質數量的不平衡。1956年,華裔物理學家楊振寧和李政道預言了正反粒子在弱相互作用中的「宇稱」不守恆、或「左旋性」和「右旋性」、「鏡外粒子」和「鏡內粒子」的不對稱性,另一位華裔物理學家吳健雄用一個完美的物理實驗證實了楊振寧和李政道的理論預言,兩位傑出的華人科學家在提出理論設想的第二年便獲得了物理學諾貝爾獎,吳健雄意外地成為「三缺一」的落選者,諾貝爾獎的性別歧視問題反映了頒獎機制存在的漏洞。

2019年3月21日,意大利核物理研究院在歐洲原子核研究中心宣佈了科學團隊的一項發現,他們找到了D0粒子和它的反粒子不對稱性的證據。通過檢驗正反粒子在弱相互作用中「電荷-宇稱」的不守恆,科學家發現了正反物質粒子「現實性」和「鏡像性」的微小差異。人們通常看不出物質世界和「反物質世界」存在的差別,或物質和「反物質」世界符合哲學形態論的「等效原理」,然而,正反粒子的量子態和量子行為存在的微小差異不僅決定了兩種物質形態的不同,而且決定了宇宙和人類自身的存在和演變。宇宙中的物質多到難以統計的程度,地球是太陽系的一個「淡點」,太陽系是銀河系的一個「亮點」,銀河系是宇宙星系的一個「星點」。宇宙中的反物質少得難以尋覓,少到可以忽略不計的程度。宇宙物理學家最想找到一個問題的答案:我們的宇宙為什麼由99.999%的物質組成?


如果我們的宇宙一半由物質組成,另一半由反物質組成,那麼宇宙在物質和反物質的湮滅作用中將會「煙消雲散」,我們的宇宙不是「什麼也沒有」,而是「有點什麼」,現實的宇宙不是一個主要由物質組成的世界,就是一個主要由反物質組成的世界,我們不能證實一個反物質組成的宇宙、或「鏡像宇宙」,人類「唯物主義」的生存方式證實了物質世界的存在。宇宙學家為此構想了物質宇宙如何形成的「第一理論」:宇宙偏好「平均主義」的物質分配方式,它在「晴天霹靂」的創世紀產生了同等數量的物質和反物質粒子,如果正反粒子的「電荷-宇稱」守恆,那么正反粒子在相互湮滅的作用中將轉化為純粹的能量,我們今天看到的只有宇宙微波背景輻射,不可能有行星和恆星、星系和星系團的物質層級,然而,正反粒子在弱相互作用的衰變中出現了微小的不平衡,物理學家相信,在每十億個正反粒子的湮滅作用中只有一個正粒子成為「倖存者」,十億分之一的「剩餘物質」構造了極早期和今日的宇宙。我們之所以相信楊振寧和李政道、吳健雄是當代三位偉大物理學家的說法,主要的原因是他們提出和驗證了「宇稱不守恆定理」,即使沒有全部證實物質和反物質的不平衡,他們也開啟了解決宇宙學「第一問題」的先河。意大利物理學家發現了D0粒子和它的反粒子在衰變中的微小差異,他們在解釋一個「不平衡宇宙」的路徑上邁出了新的一步。

俄羅斯科學家近日通過量子物理實驗成功地實現了時間的逆轉,他們將信息的最小單位「量子比特」通過計算機網絡發射出去,這些「量子比特」通過電腦程式的指令散落到四面八方,科學家通過程序參數的調整讓散落在各個位置的「量子比特」重新回到原來的位置。俄羅斯科學家將量子比特的「正向流動」稱之為正時間,將量子比特的「反向流動」稱之為反時間。人們通常認為,一個掉落在地面的瓷器碟子變成了瓷器碎片,這是「時間之箭」的正向流動;如果瓷器碎片重新變回完整的瓷器碟子,那麼這是「時間之箭」的反向流動。俄羅斯科學家實現了量子尺度的時間反轉,這與實現宏觀世界的時間反轉、或地球人走向「地域之門」的「時空穿越」有根本的差別,俄羅斯科學家的量子實驗與人們期待的回到過去、「重新做人」的夢想存在很大的距離。


2018年4月,歐洲大型強子對撞機實驗室的阿爾法科學團隊以前所未有的精確性探測了反氫原子的光譜結構,反氫原子和氫原子光譜線的一致性間接地證明了氫原子和反氫原子結構符合哲學屬性論的「等效原理」,就像不能從引力現象來判斷物質的引力源和暗物質的引力源一樣,我們不能從一個原子的光譜線來判斷原子的輻射源和反原子的輻射源。阿爾法科學團隊早在2010年第一次捕獲了反氫原子,他們通過反質子和正電子的結合人為地製造了「微量」的反氫原子。科學家在上個世紀的三十年代第一次發現了正電子,到目前為止,他們沒有發現所有層次的反物質。分子以下的物質粒子分為五個層次,第一個層次為夸克,第二個層次為質子和中子、或核子,第三個層次為原子核,第四個層次為原子,第五個層次為分子,也許物質和反物質層次符合哲學結構論的「等效原理」,我們因此可以將反物質劃分為反夸克、反核子、反原子核、反原子、反分子的五個反物質層次。科學家除了尋找分子以下的反物質層次以外,他們希望發現分子以上的反物質層次,諸如:反物質星系、反物質宇宙、或鏡像宇宙。

物質和反物質與時空和反時空符合哲學劃分論的「等效原理」,物質和反物質的劃分得到了物理實驗的證實,而時空和反時空的劃分沒有得到物理實驗和天文觀測的檢驗,反物質的存在是一個基本的物理事實,而反時空的存在有待未來科學的檢驗。就像在我們的宇宙中存在物質和反物質比例的極不對稱性一樣,也許在我們的宇宙中存在時間和反時間的極不平衡,假設存在反時間的流動,反時間在我們宇宙的呈現可能非常罕見。物質質量引起了時空彎曲,也許「暗能量」引起了時空反彎曲、或反時空彎曲。時空彎曲導致了宇宙的大收縮,而時空反彎曲則造成了宇宙的大膨脹。正時空和反時空與物質和反物質符合哲學概念論的「等效原理」,然而,正時空和反時空的概念比物質和反物質的概念更為複雜,迄今沒有一位物理學家提出了「鏡像時空」的概念,我們勉強接受了物理學的「鏡像物質」和「鏡像宇宙」的概念,然而,「鏡像時空」是一個我們不能想像、難以接受的奇異術語。


(宇哲手稿:2019-4-4)

發佈於:浙江

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