如果顛倒時(shí)空會(huì)發(fā)生什么？是否隱藏著一個(gè)“鏡像宇宙”？之前許多報(bào)道稱，美國宇航局發(fā)現(xiàn)了來自另一個(gè)平行宇宙的粒子，在這個(gè)平行宇宙中存在時(shí)間倒流。事實(shí)上，這些觀點(diǎn)是不正確的，真實(shí)的故事更令人興奮和驚異，包括：一個(gè)神秘歷程從大爆炸進(jìn)入再從另一端進(jìn)來，猶如一個(gè)鏡像宇宙。

2018年一篇研究報(bào)告表示，我們的宇宙可能在時(shí)空上存在鏡面反射，存在超越大爆炸的一個(gè)宇宙伙伴。如果是這樣的話，就可能解釋一個(gè)神秘信號(hào)，暗示一種全新粒子正在從南極洲冰層破冰而出。事實(shí)上，美國宇航局發(fā)現(xiàn)平行宇宙的觀點(diǎn)似乎是憑空捏造，是由英國小報(bào)《每日星報(bào)》首次發(fā)布的。

為了理解《每日星報(bào)》如何得出這一怪異理論，有必要先了解2018年兩項(xiàng)研究報(bào)告的觀點(diǎn)。

第一項(xiàng)研究報(bào)告是由加拿大艾伯塔省圓周研究所物理學(xué)家萊瑟姆·博伊爾（Latham Boyle）和同事發(fā)表的，他們提出了一個(gè)鏡像宇宙概念，我們的宇宙在時(shí)空上存在鏡面反射。該報(bào)告發(fā)表在2018年12月出版的《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。第二項(xiàng)研究報(bào)告合著作者、美國夏威夷大學(xué)天體物理學(xué)家約翰·勒尼德（John Learned）稱，我認(rèn)為沒有人能完全理解宇宙鏡像的構(gòu)成。據(jù)悉，勒尼德是博伊爾理論的創(chuàng)建者。

博伊爾的研究工作旨在填補(bǔ)該理論的漏洞，使用藍(lán)姆達(dá)冷暗物質(zhì)理論（ΛCDM）揭曉宇宙起源之謎。ΛCDM基于兩個(gè)關(guān)鍵因素解釋宇宙如何形成：一是未知暗能量會(huì)導(dǎo)致宇宙膨脹，將膨脹的時(shí)間回溯至足夠遠(yuǎn)的區(qū)域，整個(gè)宇宙占據(jù)了空間的某一個(gè)點(diǎn)；二是一種無形暗物質(zhì)通過引力牽引宇宙中的物質(zhì)，但它并不發(fā)光，該觀點(diǎn)認(rèn)為暗物質(zhì)占據(jù)宇宙質(zhì)量的絕大部分。

勒尼德說：“ΛCDM理論在很多情況下都非常有效，但在建模過程中出現(xiàn)一些令人不安的結(jié)果。”例如：對(duì)宇宙膨脹的測(cè)量并不會(huì)隨著時(shí)間的推移而改變，因此基于早期宇宙數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果與使用現(xiàn)代宇宙數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果并不一致。此外，ΛCDM理論無法解釋為什么宇宙物質(zhì)會(huì)存在，因?yàn)樵摾碚擃A(yù)言宇宙大爆炸之后物質(zhì)和反物質(zhì)會(huì)以相等比率存在和相互湮滅。

博伊爾研究小組認(rèn)為，可以將今天的宇宙想象成為一個(gè)寬而平的圓形結(jié)構(gòu)，位于昨天稍小的圓形結(jié)構(gòu)之上，而昨天的圓形結(jié)構(gòu)則位于前天更小的圓形結(jié)構(gòu)之上。博伊爾研究小組認(rèn)為，可以將今天的宇宙想象成為一個(gè)寬而平的圓形結(jié)構(gòu)，位于昨天稍小的圓形結(jié)構(gòu)之上，而昨天的圓形結(jié)構(gòu)則位于前天更小的圓形結(jié)構(gòu)之上。

在此之前，宇宙擁有一個(gè)持續(xù)數(shù)百萬年的“黑暗時(shí)代”，該時(shí)期我們看不到任何足夠明亮的物質(zhì)。更早些時(shí)候，宇宙形成我們所能看到最古老的事物——宇宙微波背景輻射（CMB），它是在宇宙大爆炸37萬年后形成的，當(dāng)時(shí)宇宙從一種熾熱、不透明的等離子體中冷卻下來。

望遠(yuǎn)鏡無法觀測(cè)宇宙微波背景輻射之前的任何事物，博伊爾稱，像這樣追溯宇宙時(shí)空，就像透過“宇宙錐體”向下觀測(cè)。從這個(gè)角度來看，ΛCDM理論聚焦于隱藏在宇宙微波背景輻射的一個(gè)單點(diǎn)，博伊爾理論觀察了微波背景輻射在不同時(shí)間形成的不透明墻，并對(duì)微波背景輻射獲得不同的結(jié)論。

博伊爾指出，標(biāo)準(zhǔn)觀點(diǎn)認(rèn)為宇宙微波背景下熾熱稠密時(shí)期（從我們?cè)谟钪驽F體上的有利位置來看）或多或少是一個(gè)“大混亂時(shí)期”。在ΛCDM理論宇宙學(xué)中，這是被稱為“膨脹紀(jì)元”的加速宇宙膨脹時(shí)期，該理論認(rèn)為，當(dāng)時(shí)的宇宙處于一片混沌之中。

他指出，從時(shí)空角度來看，在宇宙微波背景輻射之后仍可能隱藏著一個(gè)大爆炸事件，這就像一個(gè)宇宙鏡像，但它比愛因斯坦引力論中出現(xiàn)的大多數(shù)奇點(diǎn)要簡單得多，這是一種非常特殊的超簡單奇點(diǎn)類型，你可以通過奇點(diǎn)追蹤（控制時(shí)空的方程式）來解決。然而，相應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)并不比宇宙微波背景輻射更早，正常的宇宙學(xué)模型的預(yù)測(cè)時(shí)間更早一些，但仍趨向于在大爆炸時(shí)停止，在博伊爾的理論方案中卻并非如此。

博伊爾說：“你會(huì)發(fā)現(xiàn)該理論的推斷和延伸，伴隨著研究分析繼續(xù)進(jìn)行，物理學(xué)家會(huì)說宇宙是一個(gè)雙錐體，很可能在時(shí)空上存在第二個(gè)宇宙，從大爆炸之后一直延續(xù)下來。這似乎是我們所看到的宇宙最自然、最簡單的延伸。”

第二錐體中的宇宙在太空中過于縱深，我們無法觀測(cè)，時(shí)空似乎從我們的參照系回溯，在這個(gè)宇宙鏡像中，時(shí)間從大爆炸中流逝，就像我們的宇宙一樣。宇宙鏡像中的“遠(yuǎn)離大爆炸”與我們宇宙的時(shí)間方向相反，但它并不像我們想象的“時(shí)間倒退”。

“零粒子狀態(tài)”

博伊爾稱，當(dāng)前我們并沒有反射宇宙存在的證據(jù)，然而一旦發(fā)現(xiàn)相關(guān)的證據(jù)，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)宇宙存在一個(gè)額外的對(duì)稱性，這是你只看宇宙錐體上半部分時(shí)無法觀測(cè)到的，對(duì)稱性敲響了物理學(xué)家的警鐘，暗示著宇宙存在更深層的真理。

而這種宇宙雙錐體可以幫助物理學(xué)家解釋困擾他們多年的宇宙對(duì)稱裂縫謎團(tuán)，宇宙對(duì)稱問題也被稱為“電荷、宇稱和時(shí)間對(duì)稱狀態(tài)（CPT）”，勒尼德說：“人們通常認(rèn)為這種宇宙對(duì)稱性是不可避免的。”

最終在1956年，哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)家吳建雄（音譯）帶領(lǐng)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明了CPT對(duì)稱不是絕對(duì)的。吳建雄的實(shí)驗(yàn)表明，CPT對(duì)稱狀態(tài)中的“電荷對(duì)稱”是不完美的，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)顯示，一些粒子會(huì)同時(shí)破壞電荷平衡和宇稱平衡。但是盡管CPT對(duì)稱被打碎了，大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為CPT對(duì)稱在普通情況下仍然存在，而且還沒有發(fā)現(xiàn)粒子能夠同時(shí)打破這三種要素，但在粒子層面，宇宙呈現(xiàn)出CPT對(duì)稱性。

但是ΛCDM宇宙理論模型自身缺少CPT對(duì)稱性，這與時(shí)空曲率和奇特量子真空有關(guān)，博伊爾將這種宇宙特征稱為“零粒子狀態(tài)”，當(dāng)宇宙清空粒子時(shí)的空間屬性并不確定，宇宙CPT對(duì)稱性遭到破壞。

博伊爾稱，他的理論模型保留了宇宙CPT對(duì)稱性，在時(shí)空上添加了第二個(gè)錐體，同時(shí)，零粒子狀態(tài)處于不確定性，從而實(shí)現(xiàn)宇宙CPT對(duì)稱性修復(fù)。此時(shí)需要看上去似乎宇宙違背了CPT對(duì)稱性，但實(shí)際上我們并沒有看到宇宙全局，如果宇宙真的存在CPT對(duì)稱，就真實(shí)包含兩個(gè)時(shí)空錐，而不是一個(gè)，這對(duì)物理學(xué)的其他部分意味著什么呢？

宇宙CPT對(duì)稱性的最實(shí)際結(jié)果是對(duì)暗物質(zhì)的一個(gè)簡單解釋，關(guān)于無形宇宙物質(zhì)的流行理論依賴于未被探測(cè)的第四種中微子，它們通常被稱為惰性中微子。博伊爾的CPT對(duì)稱性似乎指明這個(gè)方向，目前已知三種中微子類型：電子中微子、介子中微子和tau中微子，它們都是“左撇子”，這意味著它們?cè)跊]有右撇子配對(duì)的情況下飛來飛去。標(biāo)準(zhǔn)模型假設(shè)稱，與其他粒子不同的是，中微子沒有這樣的伙伴，但是CPT對(duì)稱的宇宙結(jié)構(gòu)不同意這種觀點(diǎn)。

博伊爾和同事發(fā)現(xiàn)他們的宇宙學(xué)理論意味著在標(biāo)準(zhǔn)模型中存在對(duì)稱結(jié)構(gòu)，也就是說每一個(gè)左撇子中微子的存在，就意味著存在一個(gè)右撇子中微子，它們之間是對(duì)稱鏡像存在的。但是與左夸克和右夸克不同的是，左撇子和右撇子中微子不會(huì)粘合在一起。相反，右撇子中微子在宇宙早期就已消失，人們無法探測(cè)到它們。

博伊爾稱，目前還不清楚這三種已知中微子中哪一種存在匹配對(duì)稱，但它們存在一種特殊的能量特征——480皮電子伏（PeV），這是一種粒子質(zhì)量的測(cè)量值。而480PeV中微子或?qū)⒔忉層钪嬷腥笔У陌滴镔|(zhì)。

40年前，南極上空的粒子探測(cè)器發(fā)現(xiàn)一些物理學(xué)無法解釋的現(xiàn)象，南極脈沖瞬變天線（ANITA）兩次捕捉到高能粒子的信號(hào)，這些粒子似乎直接從南極冰層中射出。像這樣的高能粒子是不應(yīng)該存在的，所有已知標(biāo)準(zhǔn)模型粒子都不應(yīng)該出現(xiàn)在地球上空，并以如此高的能量爆發(fā)出來，但南極脈沖瞬變天線探測(cè)到該現(xiàn)象。2020年6月，主流解釋理論認(rèn)為，南極脈沖瞬變天線探測(cè)到了惰性中微子。曾參與該項(xiàng)目的勒尼德發(fā)現(xiàn)480皮電子伏（PeV）與南極脈沖瞬變天線的勘測(cè)結(jié)果非常吻合。

如果這些高能粒子真的來自太空，之后穿過地球產(chǎn)生這種異?，F(xiàn)象，那么它們一定是在南極表面之下發(fā)生衰變，形成大量較輕的微粒，從而使南極脈沖瞬變天線探測(cè)到高能粒子從冰中冒出來。博伊爾的480皮電子伏暗物質(zhì)中微子正好可以解釋南極脈沖瞬變天線衰變神秘粒子的質(zhì)量范圍。

如果ANITA粒子真的符合博伊爾的假設(shè)方案，那么雙錐宇宙理論就是成立的，但是該假設(shè)方案仍是一個(gè)大膽推測(cè)，他們必須解決最重要的問題是：如何使粒子足夠接近南極洲。模型顯示，像480皮電子伏等級(jí)的中微子暗物質(zhì)撞擊地球后，會(huì)落在地球中心位置，沒有足夠的區(qū)域使ANITA粒子出現(xiàn)異常。

研究人員認(rèn)為，或許是近期與一個(gè)巨大、無形的暗物質(zhì)圓盤相遇，攪動(dòng)了地球上480皮電子伏等級(jí)的中微子，導(dǎo)致一些中微子在地球表面附近徘徊。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的为什么物理学家会认为我们所处的时空隐藏着一个“镜像宇宙”？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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