真的有兩個宇宙?鏡像宇宙理論,或能解決宇宙膨脹之謎

大約138億年前,我們的宇宙還是一個奇點,今天宇宙中所有的物質都集中在這個沒有空間的奇點內,甚至連時間都不存在。

突然,這個奇點發生了大爆炸,誕生了今天的宇宙,也創造了時間和空間,這就是大爆炸學說。根據宇宙大爆炸的理論,時間是在大爆炸中誕生的。很多人問:宇宙大爆炸之前發生了什麼?答案是,連時間都是大爆炸創造的,所以「大爆炸之前」這個問題沒有意義。

對于這樣的解釋,很多人是無法認同的,他們相信一定有「大爆炸之前」的時間存在。那麼,下面這個理論或許合這些人的胃口。

有科學家推測,在138億年前,那個奇點發生大爆炸的時候,其實不止誕生了一個宇宙,而是誕生了兩個宇宙。這兩個宇宙是相同的,但時間是相反的,這就是所謂的鏡像宇宙。

鏡像宇宙和平行宇宙不是相同的概念。根據這個理論,如果我們沿著同一個時間方向來看,我們的宇宙和鏡像宇宙之間只有一個宇宙的時間是正向的,另一個宇宙的時間是反向的。但奇點就像是一面鏡子,鏡子里的空間就像是宇宙中的時間。如果我們無限追溯歷史,那麼追溯到138億年前的時候,就會看到鏡像宇宙的時間是正向的。

舉一個簡單的例子:我們看鏡像宇宙的時間發展,就像是看地球另一端的人一樣。你覺得美洲的人是頭下腳上地生活,他們也覺得我們是頭下腳上地生活,但兩端的人都覺得自己是頭上腳下生活的。鏡像宇宙也是一樣的,我們覺得他們的時間是相反的,但在他們看來,我們的時間才是反向進行的。

按照這個說法,宇宙大爆炸之前發生的事,就是鏡像宇宙的事了。

早在20世紀90年代的時候,科學家們就開始設想鏡像宇宙的概念了。只不過,當時他們想要解決的是另一個問題,那就是反物質的問題。

愛因斯坦告訴我們,能量和物質是可以相互轉化的。宇宙大爆炸之后,宇宙的能量開始轉化為物質,最終構成了我們的宇宙。問題在于,能量轉化為物質的同時還產生了相同數量的反物質。按照理論,物質和反物質相遇之后會在一瞬間湮滅,轉化為能量。按照這個理論,宇宙是無法誕生的,應該在產生的瞬間就消失了。

可是,宇宙非但沒有消失,還膨脹到了930億光年的直徑。并且今天的宇宙是由物質構成的,幾乎沒有反物質。這也讓科學家們非常困惑,宇宙大爆炸產生的反物質去哪里了呢?

于是有人猜測,大爆炸產生的可能不只是一個宇宙,還有一個鏡像宇宙,這個鏡像宇宙就是完全由反物質構成的。反物質和物質幾乎是完全相同的,只有電荷等屬性是相反的。對于這個鏡像宇宙來說,也是一樣的,它們在表面上看起來和我們的宇宙沒有什麼區別。

這個理論看起來可以很好地解釋宇宙中反物質消失之謎,但由于各種原因,這個解釋逐漸沉寂,科學家們也找到了類似于中微子之類的新理論來嘗試解釋反物質消失之謎。

不過,這不意味著鏡像宇宙的概念就此失去了市場。直到今天,仍然有科學家相信,鏡像宇宙的理論能夠解釋其他的謎題,比如宇宙的膨脹速度之謎。

20世紀20年代,美國天文學家埃德溫·哈勃發現,我們的宇宙并不是永遠不變的,而是處于膨脹之中。他還發現,宇宙的膨脹速度也不固定,而是距離我們越遠的地方膨脹速度越快,二者之間成正比,也就是某一空間的宇宙膨脹速度等于它和地球之間的距離乘以一個常數。這個規律被稱為哈勃定律,這個常數就叫做哈勃常數。

哈勃解決了一個問題,又帶來了一個新的問題,那就是哈勃常數到底是多少。直到今天,天文學家也不能確定宇宙的膨脹速度到底是多少。實際上,天文學家不是不知道怎麼計算,而是計算之后的結果出了問題。

最簡單的方法,就是觀測不同距離的星系遠離我們的速度,代入哈勃定律的公式中,就能夠確定哈勃常數了。根據這個方法,他們計算出來的結果是73公里/秒/百萬秒差距。百萬秒差距是距離單位,也就是說,宇宙空間和我們的距離每增加1百萬秒差距(326萬光年),這里的膨脹速度就增加73公里/秒。

不過,天文學家還有另一個方法計算宇宙的膨脹速度,那就是利用宇宙微波背景輻射的信息。宇宙微波背景輻射誕生在宇宙大爆炸的38萬年后,它的波動可以衡量宇宙在不同位置的膨脹速度。天文學家根據這個方法,測得的哈勃常數是67公里/秒/百萬秒差距。

兩種方法測得兩個不同的結果,這讓天文學家非常困惑。每一個方法在理論上都無可爭議,為什麼會得到不同的結果呢?有人認為,這可以用鏡像宇宙來解釋。

他們在進行猜想的時候,提到了物理學上的一個重要的無量綱數——精細結構常數。這個常數是由一系列物理常數進行運算得到的結果,由于這些物理量的單位相互抵消,所以它沒有單位,或者說單位是1,數值是1/137。

研究人員發現,當我們調整不同的宇宙學模型來匹配觀測到的宇宙膨脹速度時,這些無量綱數保持不變。這很值得注意,它暗示著物理學上的對稱性,通俗地說就是一種不變性。

如果將這種對稱性進一步推廣,再調整其他一些物理學數據,就能夠很好地解釋哈勃常數在不同的方法計算下得到不同結果的現象了。研究人員指出:如果這種不變性是真實存在的,那就極有可能證明鏡像宇宙是存在的,它會以微弱的引力影響我們這個宇宙。

目前,這項研究也只是提出了一種猜想,指出這個方法能夠解決宇宙膨脹之謎,還不足以證明鏡像宇宙的存在。不過,要是真的存在一個鏡像宇宙,那可能就存在另一個你。當然,這兩個你最好不要相遇,否則你們可能就會湮滅……

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