人类最喜欢问的终极问题之一是:为什么会有宇宙?换句话说,为什么会有“存在”而不是“虚无”?
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哲学家们喜欢扯“第一因”,神学家说是上帝开了个光,科学家则更务实:
宇宙的存在归根结底,源于一场微妙的不对称。
物质和反物质,本来应该像一对孪生兄弟,数量对等,命运相连。但它们偏偏“合不来”,一旦遇上就是“同归于尽”。
结果是,在宇宙刚刚开局的那一瞬间,某个小小的差别决定了今天星河璀璨,而不是虚无寂灭。
换句话说,宇宙存在,是因为物质和反物质并非完全势均力敌。
先从基础讲起。
我们身体里的原子,构成星辰的粒子,都是所谓的“物质”。它们由电子、质子、中子这些常见角色组成。
而反物质呢?就是它们的镜像版本,带相反的电荷。电子的“死对头”是正电子,质子的“孪生”是反质子。
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理论上,这两类粒子应该完全对称。可惜它们见面就跟仇人似的,一碰即毁,瞬间化为一束伽马射线。听上去挺浪漫,像是两个人抱在一起同归于尽。但宇宙可不讲浪漫,这种毁灭意味着“什么都不剩”。
所以,如果当初大爆炸产生的物质和反物质真的数量相等,那今天我们根本不该在这里聊天。宇宙应该一片黑暗,连一粒灰尘都没有。
问题就来了:为什么我们今天还能坐在这里写文章?
答案是,宇宙最初的“骰子”,并没有掷得那么平均。
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上世纪初,英国物理学家狄拉克提出了反物质的存在。果然,后来实验验证,反物质确实在真实世界里出现过,甚至在大型对撞机里还能人为制造。
然而,狄拉克也认为,理论上物质与反物质应该数量相等。可今天我们看到的星系、行星、星云,全都是物质的天下,反物质几乎销声匿迹。
那这多出来的物质是怎么留下来的?
粒子物理学家塔拉·谢尔斯给出的答案很直白:宇宙诞生时,本来是五五开的局面,但不久之后,物质逐渐占了上风。
要发生这种转折,必须有个微小的不对称。哪怕是十亿分之一的优势,也足以让物质在反物质的大清洗中幸存下来。
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我们今天的一切,其实就是那点点残渣。
听上去是不是很讽刺?人类的诗歌、哲学、帝国、战争,全都建立在这点“宇宙垃圾”上。
科学家对这个问题百思不得其解。
理论上,应该存在所谓的“反星系”、“反恒星”。如果宇宙中真的有一片区域全是反物质,那边的星辰可能跟我们这边一模一样,只是电荷翻了个面。
但迄今为止,望远镜没能找到这种“反世界”。这就是所谓的“物质—反物质不对称性难题”。
有人可能觉得这事很抽象,但其实它直接关系到我们为何存在。
换句话说,如果没有这点不对称,人类连哲学都没机会思考。
1967年,苏联物理学家萨哈罗夫提出了解释。他认为,物质与反物质并不是绝对的镜像,在某些基本相互作用中,它们的表现会有微妙差异。这就是所谓的“C和CP破坏”。
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简单理解:宇宙在某些情况下“偏心”,让物质更容易存活。就像裁判在一场五五开的比赛中,悄悄偏袒了一方。结果就是另一方被淘汰,而获胜的一方建立了整个舞台。
今天,物理学家们仍在通过对撞机实验、天文观测、甚至引力波探测来寻找这种“偏心”的证据。但目前,只能确定“确实存在某种偏差”,至于它具体有多大,如何运作,还在一片迷雾中。
南安普顿大学的物理学家迪·巴里算过一笔账:在宇宙刚刚诞生的瞬间,可能存在上亿亿倍于今天的物质和反物质。
它们几乎全部在第一秒钟内相互湮灭。
而我们今天的身体、地球、银河系,都是那场“末日互殴”之后残留的微不足道的胜利者。
这听起来让人心里发凉。原来所谓的存在,不过是一场浩大湮灭中的残渣。我们赖以为傲的文明,本质上就是“垃圾中的垃圾”。
可也正是这点垃圾,点燃了星辰,孕育了生命。
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科学到这里,已经能解释“宇宙为什么存在”这一问题的物理基础。可它没法回答另一个更古老、更玄妙的追问:
为什么存在会胜过虚无?
在物理学的语言里,是因为微小的不对称。而在哲学的语言里,也许是因为“必然”。宇宙没有理由不去存在。
有趣的是,狄拉克当年还说过:所谓“物质”和“反物质”的命名,其实完全是约定俗成。要是当初反物质赢了,那现在我们就会说“反物质就是物质”,而把今天的物质称作“反物质”。
也就是说,宇宙并不在乎我们怎么叫,它只在乎谁笑到最后。
所以问题的答案其实很冷酷:宇宙之所以存在,不是因为它必须有个意义,而是因为在最初的混乱里,物质刚好多赢了一点点。
剩下的,就全是故事了。
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