宇宙是完全自足的

高潮 · 发表于 2006-7-31 23:46

值得注意的是既然粒子是以成双成对的出现，为什么我们今天看到的粒子比反粒子多得多？

以致于尚未发现天然的反粒子，仅在粒子对撞实验中证实了它们的存在。

我们知道，在量子力学中有三个分别叫做C 、P 、T 对称。C （电荷）对称的意义是，科学定律对于粒子和反粒子（与粒子的电荷相反）都是相同的。P（宇称，也称作镜象）对称的意义是，科学定律对于某一情形及其镜象（例如右手方向自旋的粒子镜象为左手方向自旋的粒子）是不变的。T （时间）对称的意义是，科学定律对于前进或后退的时间方向都是一样的，也就是说，如果我们颠倒粒子和反粒子的运动方向，系统应该回到原先的样子。

人们对这三个对称深信不疑，认为这是宇宙完美的体现。直到1956年，华裔物理学家杨振宁和李政道发现，弱相互作用力不服从P 宇称）对称，他们的同事吴健雄女士用实验证明了这一点她将放射性元素的核在磁场中排列，使它们的自旋方向一致，然后看到电子在一个方向上比在另一个方向上发射出更多。杨振宁和李政道获得了次年的诺贝尔奖，非常有争议的是，获奖者却不包括吴健雄。杨李二人提出将奖金与吴健雄平分，但被吴谦逊地推却了。他们是我们华人的骄傲杨、李的发现意味着弱力使宇宙镜象的发展不同于我们宇宙！人们还发现。弱力也不服从C （电荷）对称，也就是说，由反粒子构成的宇宙和我们的宇宙不同！

当时杨和李认为弱力服从CP联合对称——将所有的粒子以反粒子代替，由此构成的宇宙的镜象，其行为和我们的宇宙相同。然而1964年美国人J.W.克罗尔和瓦尔。

费兹发现，在K 子的衰变中，甚至连CP联合对称也不服从！

他们也因此获得诺贝尔奖。他们进一步得出推论：由于数学定理证明了科学定律必须服从CPT 联合对称，我们将不难理解：如果定律服从T 对称，同时不服从CP联合对称，那么定律将无法服从CPT 联合对称——而这种对称是被数学定理证明了的。我们不得不接受这个事实——定律在时间方向颠倒的情况下必须改变，也即科学定律不服从T （时间）对称！

虽然看似牢不可破的对称守恒已经终结，但我们对宇宙的疑问也得到了合理的解释。由于量子力学和相对论的不服从上述对称，在大爆炸及宇宙早期的膨胀过程中，虽然粒子成对产生，但粒子向其它种类转变时是不对称的——反电子变成夸克要比电子变成反夸克容易，于是早期宇宙产生的粒子中夸克和电子的数目就多于反夸克和反电子。当反夸克和反电子找到同伴并与之湮灭后，宇宙中过剩的夸克和电子就留了下来，组成了我们今天看到的宇宙以及我们自己。

在这里简单介绍一下夸克。夸克是构成质子、中子等基本粒子的更小粒子，它们有六种味——上、下、奇、魅、底、顶，每种味又具有三种色 ——红、绿、蓝。每个质子或中子由三个夸克组成，每个夸克一种颜色。一个质子包含两个上夸克和一个下夸克；而一个中子包含一个上夸克和两个下夸克。奇夸克、魅夸克、底夸克、顶夸克也可以构成粒子，但这些粒子质量都较大，会很快衰变为质子或中子。

夸克之间由强相互作用力束缚在一起，这种力由一种叫做胶子的粒子携带。

强力有一种叫做色禁闭的古怪性质，它总是将粒子结合为无色的状态。例如一个红夸克只能和一个绿夸克以及一个蓝夸克结合在一起（红+ 绿+ 蓝= 白）。

因此我们不能得到单独的夸克。另一种可能性是夸克和反夸克相结合在一起（红+ 反红= 白，余类推），这种粒子被称为介子。介子是不稳定的，因为正反夸克会湮灭而产生电子和其它粒子。胶子也有颜色，因此我们只能看到由几个胶子组成的被称为胶子团的不稳定粒子。

色禁闭既然使我们不能看到单独的夸克或胶子，那么把夸克和胶子作为单独的粒子来研究就有点想象的成分了。事实上，如果在高能？的状态下，强力相对来讲变得弱得多，夸克和胶子的行为就会象自由粒子那样了。科学家们也的确拍到了高能粒子碰撞后释放出来的自由夸克。

1981年在梵蒂冈举行的一次宇宙学会议上，教皇作了演讲。他宣称：大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的，但我们不应该去过问大爆炸本身，因为那是创生的时刻，因而是上帝的事务然而奇点定理的真正意义在于指出了引力场必然会强到某种程度，使我们不能再忽视量子力学的效应。当采用量子力学的观点来研究奇点理论时以霍金为首的科学家们加入了虚时间（用数学中的虚数计量的时间）的概念。虚时间是基于费因曼的对历史求和原理。所谓对历史求和是指粒子可以沿着任何时空中的任何路径前进。该原理是从测不准原理推导出来的。

让我们看看虚时间所揭示的情形吧。如果时空从一个奇点（例如大爆炸）

开始向前发展，那么它将沿着任何可能的路径延伸，结果时空将形成一个封闭的曲面（例如球面）。时空将如同我们的地球一样——当宇宙膨胀的最大尺度就是时空赤道，而大爆炸和大挤压是时空北极和时空南极，这就形成了一个有限但无界的曲面。它们如同地球的南北极一样，虽然纬度为零，但比起地球上的其它点来说并没有任何奇异之处。通常的科学定律在这里同样有效，我们不用针对奇点提出新的理论，因为量子力学中没有任何奇点。

我们看到，在虚时间中，奇点消失了！随着黑洞向外辐射粒子，导致黑洞最终蒸发殆尽它会形成一个微小的并且是自足的婴儿宇宙.霍金研究发现，这种婴儿宇宙可以从时空分岔中重新回到我们所在的区域，这种情形在我们看来则是物质落入黑洞中，并且从另一个黑洞中被辐射出来。虽然这些物质回到了我们的区域，但其形态已经完全不同，甚至其粒子的种类也大相径庭，唯一相同的是它们的质量和能量。大爆炸和黑洞的周而复始就是宇宙的循环往复。

空间——时间形成一个在尺度上有限而没有任何边界的曲面，这个论断对于上帝在宇宙事务中所扮演的角色非常不利。时空没有边界，也就没有使科学定律失效的奇点，所以也我们不需要上帝来给定宇宙的定律和边界条件——因为宇宙的边界就是没有边界！正如霍金教授精辟的指出：宇宙是完全自足的，而不被任何外在于它的东西所影响。它既不被创生，也不被消灭。它就是存在！

账号		自动登录	找回密码
密码			注册