歡迎來(lái)到真實(shí)的 鏡像世界（下）

一個(gè)與我們的宇宙一模一樣的宇宙可能就在我們身邊。

鏡像世界真實(shí)存在？

但鮮為人知的是，李和楊也曾提出過(guò)另一個(gè)相當(dāng)瘋狂的解釋。他們認(rèn)為，宇稱之所以看起來(lái)不守恒，只是因?yàn)槲覀儍H看了我們宇宙的情況;倘若存在另一個(gè)隱藏起來(lái)的宇宙，在那里，宇稱在相反的方向也是不守恒的，那么把兩個(gè)宇宙合起來(lái)考慮，宇稱總體上還是守恒的。

打個(gè)比方。有一口碗，碗上有幾個(gè)分布不規(guī)則的缺口，就這口碗自身而言，左右對(duì)稱性“破缺”了。但是，倘若讓它對(duì)著一面鏡子，把碗和它在鏡中的像都當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)處理，那么左右對(duì)稱性依然是保持的。這個(gè)解釋的前提是，鏡像世界跟我們的世界一樣真實(shí)。

這個(gè)存在真實(shí)的鏡像世界的想法當(dāng)時(shí)并不受歡迎，所以李和楊很快就放棄了。但在粒子物理學(xué)面臨著許多難題的今天，一些人又開始重拾這種觀點(diǎn)。他們說(shuō)，事實(shí)上我們或許已經(jīng)從中子的行為中窺探到鏡像世界存在的跡象。

中子是組成原子核的基本粒子之一。它在原子核內(nèi)是穩(wěn)定的，但在核外，即所謂的自由中子，就不穩(wěn)定了，將衰變?yōu)殡娮雍唾|(zhì)子（這叫β衰變）。幾十年來(lái)，物理學(xué)家一直在努力弄清楚自由中子在衰變前究竟能存在多長(zhǎng)時(shí)間，但得到的結(jié)果是相互矛盾的。

測(cè)量自由中子壽命的方法大致有兩種：一種是用“磁陷阱”捕捉的方法，一種是用中子束的辦法。陷阱捕捉的方法相當(dāng)簡(jiǎn)單：你用一個(gè)弱磁場(chǎng)將一群中子聚集到一口“陷阱”中，讓它們?cè)诶锩嫠プ?，過(guò)一陣子再去數(shù)剩下的中子數(shù)。根據(jù)這種方法，中子的平均壽命為14分39秒。

第二種辦法則是從核反應(yīng)堆中引出中子束，測(cè)量它產(chǎn)生的質(zhì)子數(shù)。質(zhì)子帶電，更容易測(cè)量。一個(gè)中子衰變產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子。用該方法測(cè)量，得到的中子壽命為14分48秒。

兩種辦法測(cè)得的壽命差為9秒鐘。起初，物理學(xué)家將其歸結(jié)為實(shí)驗(yàn)誤差。但是，隨著測(cè)量技術(shù)的提高，現(xiàn)在測(cè)量誤差越來(lái)越小了，可這兩個(gè)數(shù)值并沒(méi)有趨于一致。中子似乎有兩個(gè)壽命。

一些物理學(xué)家認(rèn)為，鏡像世界如果存在的話，可能是出現(xiàn)上述問(wèn)題的罪魁禍?zhǔn)住Ｋ麄兲岢鲆环N猜想：中子或許在兩個(gè)世界之間來(lái)回振蕩。中子一生中只有部分時(shí)間逗留在我們的宇宙，剩余時(shí)間是在“平行”（因?yàn)榫驮谖覀兩磉叄┑溺R像世界中度過(guò)的，在那里它們發(fā)射的任何質(zhì)子都不會(huì)被我們發(fā)現(xiàn)。

他們計(jì)算了一下：如果100個(gè)中子中有1個(gè)在衰變成質(zhì)子之前“切換”到鏡像世界中去了，就可以解釋為何用“磁陷阱”的辦法測(cè)量到的中子壽命較短。因?yàn)檫@個(gè)中子隱身于鏡像世界之后，我們就測(cè)不到它了。這就是說(shuō)，當(dāng)我們測(cè)到只剩50個(gè)中子時(shí)，它實(shí)際上只有49個(gè)中子衰變了，這自然比50個(gè)中子衰變所需要的時(shí)間要短。

暗物質(zhì)藏身在鏡像世界中？

鏡像宇宙甚至可以為暗物質(zhì)提供一個(gè)藏身之地，并解釋為什么暗物質(zhì)這么很難找。 當(dāng)你了解到鏡像世界中可能會(huì)藏有多少暗物質(zhì)時(shí)，這個(gè)猜測(cè)似乎更有吸引力。

為了與早期宇宙演化的模型相一致，需要假設(shè)鏡像世界的部分比我們自己的宇宙要冷得多。如果把我們的宇宙和鏡像宇宙想象成熱水和冷水，那么這種溫差將使我們世界中的粒子更容易穿越到鏡像宇宙中，從我們的宇宙中消失。我們的宇宙中物質(zhì)在減少，而鏡像世界中的物質(zhì)在增加。有一個(gè)鏡像世界模型預(yù)測(cè)，我們世界中每1個(gè)普通粒子對(duì)應(yīng)鏡像世界中的5個(gè)粒子——這正好和普通物質(zhì)與測(cè)量得到的暗物質(zhì)之比1∶5相符。

在我們這個(gè)世界里，剩下的粒子形成恒星、行星，最終形成人類，我們似乎也有理由期待這個(gè)演化過(guò)程在鏡像世界中發(fā)生。那里有鏡像恒星、鏡像行星，甚至鏡像人類。因?yàn)槲覀冋f(shuō)暗物質(zhì)“暗”，只是它們跟我們世界里的物質(zhì)關(guān)系“冷淡”（除了引力，沒(méi)有其他相互作用），至于它們自己，關(guān)系則“熱絡(luò)”著呢，說(shuō)不定也有鏡像電磁力、鏡像核力等。我們世界中的普通物質(zhì)，在鏡像世界看來(lái)，倒成了“暗物質(zhì)”。誰(shuí)知道呢，甚至可能鏡像人類正在試圖搞明白為什么他們宇宙中的“物質(zhì)”與“看不見的物質(zhì)”之比是5∶1呢。

寄希望于中子實(shí)驗(yàn)

這是一個(gè)大膽的猜測(cè)，但要找到確鑿的證據(jù)并非易事。困難在于，鏡像世界與我們的世界，除了引力，不發(fā)生別的相互作用，電磁力、強(qiáng)弱核力統(tǒng)統(tǒng)沒(méi)有，而引力又太弱了，無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

這就又回到了前面的話題，答案可能在于對(duì)中子壽命進(jìn)行更好的測(cè)量。2012年，一篇論文聲稱：因?yàn)榈厍蛞Γ厍蜃赞D(zhuǎn)會(huì)把少量鏡像物質(zhì)拖著走;攜帶電荷的鏡像粒子（比如鏡像電子）的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生鏡像磁場(chǎng);處于普通磁場(chǎng)中的中子（如“磁陷阱”中的中子），受到鏡像磁場(chǎng)的影響，切換到鏡像世界的概率會(huì)增加。

這個(gè)想法引起了實(shí)驗(yàn)家的興趣。他們使用一種更靈敏的儀器來(lái)測(cè)試鏡像磁場(chǎng)是否會(huì)影響“磁陷阱”中的中子壽命。實(shí)驗(yàn)還包括對(duì)“磁陷阱”施加不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)，看看是否影響中子的壽命。目前實(shí)驗(yàn)已完成，數(shù)據(jù)正在分析之中。

另一個(gè)實(shí)驗(yàn)正在美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室緊鑼密鼓地籌備。其背后的想法相當(dāng)簡(jiǎn)單：往一堵墻上發(fā)射一束中子，墻足夠厚，而且中子會(huì)被墻上的特殊物質(zhì)吸收，無(wú)法穿透。因此一般情況下，在墻另一側(cè)的中子探測(cè)器是探測(cè)不到中子的。但倘若中子在行進(jìn)過(guò)程中，“切換”到了鏡像世界，搖身變成鏡像中子——對(duì)于鏡像中子來(lái)說(shuō)，這堵墻是不存在的。然后，過(guò)了墻，它又“切換”回我們的世界，變成普通中子，那么墻另一側(cè)的中子探測(cè)器就可能探測(cè)到中子。

萬(wàn)一這些實(shí)驗(yàn)壓根兒沒(méi)找到鏡像世界存在的蛛絲馬跡呢？估計(jì)，理論家們也不會(huì)輕易放棄這個(gè)猜想。畢竟，“鏡子”太重要了，他們已經(jīng)把很多賭注押在它身上。

（完）