一個與我們的宇宙一模一樣的宇宙可能就在我們身邊。
乍一看，一切看起來都那麼熟悉。牆上的鐘在嘀嗒響著；窗外，汽車轟隆駛過；你手裡拿的《大科技》雜誌，封面也同樣吸引人。但似乎有什麼東西不對勁：時鐘是倒著走的；汽車在靠左行駛；你正在讀的文字也是左右顛倒的。哈哈！原來你是在看鏡中的像。
幾乎所有人都認為鏡中的世界是「假的」——雖然有一本書叫《愛麗絲鏡中遊記》，講述了種種鏡中的冒險趣事，但那畢竟是童話。可是對於一些物理學家來說，所有事物都左右翻轉的世界（不妨稱其為「鏡像世界」）或許是真實存在的，而且說不定就藏在我們身邊。在那個世界裡，有鏡像原子、鏡像分子、鏡像恆星和行星，甚至鏡像生命。只是它們幾乎不跟我們的世界相互作用，才一直沒被發現。但這並不意味著我們永遠發現不了。一些粒子或許會在我們的世界和鏡像世界之間相互「切換」——一會兒在這個世界現形，一會兒在那個世界現形——這樣，就暴露了鏡像世界的存在。
如今，物理學家正在安排實驗來驗證這個假說。如果真找到這麼一個鏡像宇宙，除了我們對現實的看法將徹底改變，還可以回答關於我們自己宇宙的一些問題——它們已經困擾我們幾十年了。
發現全新的世界
發現一個全新的世界，讓人類的眼界豁然大開，當然不是一件容易的事，但在物理學上，這種近乎奇蹟的事情並非沒有發生過。1928年，英國物理學家狄拉克根據量子力學的理論預言，宇宙中存在一個全新的粒子家族，其中的粒子與已知的粒子，除了電荷相反，其他方面完全一樣。這就是我們現在經常掛在嘴上的「反物質粒子」；由這些粒子組成的世界，叫「反物質世界」。
還不止呢。1933年，瑞士天文學家弗裡茨·茨威基觀察到，星系團中可見物質的萬有引力，似乎無法為星系團的快速旋轉提供足夠的向心力。換句話說，倘若沒有額外的引力，星系團早該解體，不存在了。
今天，我們認為這個額外的引力來自「暗物質」。宇宙中暗物質與普通物質的質量之比大約是5:1。暗物質與普通物質之間，除了引力，沒有別的相互作用，尤其沒有電磁力的相互作用，所以很難被發現，組成暗物質的粒子迄今仍沒找到。儘管如此，暗物質的說法已被主流科學界所接受。
反物質和暗物質的存在，為我們認識物質、認識宇宙，提供了全新的思路。譬如，困擾現代物理學的一個難題是：到底存不存在一個主要由反物質組成的世界？存在的話，它在哪裡（考慮到正反物質相遇就會灰飛煙滅，反物質世界必定離我們非常遙遠）？還有，在我們身邊存不存在一個「暗」版的世界，在那裡，物質是「暗」的，作用力是「暗」的，甚至存在「暗」版的人？
有著這些先例為我們打氣，現在讓我們啟程去探索另一個全新的世界——鏡像世界！
宇稱守恆還是不守恆？
在物理學中，一個很有用的概念是對稱。物理學中所說的對稱，指的是物理規律在某些變換下保持不變。比如，一個球從A點移動到B點，雖然空間位置變了（這叫「空間平移變換」），但它遵從的物理規律（比如牛頓三大定律）保持不變。這叫空間平移對稱性。再比如，僅僅改變一個球的顏色，它對地球引力的反應不受影響。假如取個名，也可以叫做「顏色變換對稱性」。
粒子物理學中一個很重要的對稱性叫「宇稱」，即「左右對稱」或「鏡像反演」。「宇稱守恆」則是指，即使把涉及物體的所有位置和方向都像在鏡子裡一樣翻轉，物理過程和規律也保持不變。
例如，一個小球向右運動，它遵從牛頓運動定律。假如我們放一面鏡子，在鏡像世界裡做這個實驗——你或許會好奇：我們怎麼到鏡像世界去做實驗呢？其實，不必跑到鏡子裡去，只要把實驗裝置都按鏡像所顯示的那樣去安排就是了——小球則向左運動。但與像向右運動的小球一樣，向左運動的小球，也遵從牛頓運動定律。
在相當長一段時間裡，物理學家相信，在自然界，宇稱是守恆的。但這個看似天經地義的猜測，後來卻遇到了麻煩。
1950年代初，科學家們從宇宙射線裡觀察到兩種新的介子（即質量介於質子和電子之間的粒子）：θ和τ。這兩種介子的自旋、質量、壽命、電荷完全相同，很多人都認為它們是同一種粒子。但是，它們卻具有不同的衰變方式，θ衰變時會產生2個π介子，τ則衰變成3個π介子，這說明它們遵循著不同的運動規律。
假使τ和θ是不同的粒子，那它們怎麼會具有一模一樣的質量和壽命呢？而如果承認它們是同一種粒子，二者又怎麼會具有完全不一樣的衰變方式呢？為了解決這一問題，物理學界曾提出過各種不同的想法，但都沒有成功。
1956年，李政道和楊振寧在深入細緻地研究了各種因素之後，大膽地斷言：τ和θ是完全相同的一種粒子（後來被稱為K介子），但在涉及弱核力的衰變中，宇稱不守恆了，導致它沒有固定的衰變方式，既可以衰變成2個π介子，也可以衰變成3個π介子。
李政道和楊振寧的觀點震動了當時的物理學界。此後不久，吳健雄用一個巧妙的實驗驗證了「宇稱不守恆」。從此，「宇稱不守恆」才真正被承認。
鏡像世界真實存在？
但鮮為人知的是，李和楊也曾提出過另一個相當瘋狂的解釋。他們認為，宇稱之所以看起來不守恆，只是因為我們僅看了我們宇宙的情況；倘若存在另一個隱藏起來的宇宙，在那裡，宇稱在相反的方向也是不守恆的，那麼把兩個宇宙合起來考慮，宇稱總體上還是守恆的。
打個比方。有一口碗，碗上有幾個分布不規則的缺口，就這口碗自身而言，左右對稱性「破缺」了。但是，倘若讓它對著一面鏡子，把碗和它在鏡中的像都當作一個系統處理，那麼左右對稱性依然是保持的。這個解釋的前提是，鏡像世界跟我們的世界一樣真實。
這個存在真實的鏡像世界的想法當時並不受歡迎，所以李和楊很快就放棄了。但在粒子物理學面臨著許多難題的今天，一些人又開始重拾這種觀點。他們說，事實上我們或許已經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。它在原子核內是穩定的，但在核外，即所謂的自由中子，就不穩定了，將衰變為電子和質子（這叫β衰變）。幾十年來，物理學家一直在努力弄清楚自由中子在衰變前究竟能存在多長時間，但得到的結果是相互矛盾的。
測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簡單：你用一個弱磁場將一群中子聚集到一口「陷阱」中，讓它們在裡面衰變，過一陣子再去數剩下的中子數。根據這種方法，中子的平均壽命為14分39秒。
第二種辦法則是從核反應堆中引出中子束，測量它產生的質子數。質子帶電，更容易測量。一個中子衰變產生一個質子。用該方法測量，得到的中子壽命為14分48秒。
兩種辦法測得的壽命差為9秒鐘。起初，物理學家將其歸結為實驗誤差。但是，隨著測量技術的提高，現在測量誤差越來越小了，可這兩個數值並沒有趨於一致。中子似乎有兩個壽命。
一些物理學家認為，鏡像世界如果存在的話，可能是出現上述問題的罪魁禍首。他們提出一種猜想：中子或許在兩個世界之間來回振蕩。中子一生中只有部分時間逗留在我們的宇宙，剩餘時間是在「平行」（因為就在我們身邊）的鏡像世界中度過的，在那裡它們發射的任何質子都不會被我們發現。
他們計算了一下：如果100個中子中有1個在衰變成質子之前「切換」到鏡像世界中去了，就可以解釋為何用「磁陷阱」的辦法測量到的中子壽命較短。因為這個中子隱身於鏡像世界之後，我們就測不到它了。這就是說，當我們測到只剩50個中子時，它實際上只有49個中子衰變了，這自然比50個中子衰變所需要的時間要短。
小貼士:粒子的壽命
在微觀世界，由於量子的不確定性，粒子的壽命也是不確定的。我們所說的粒子壽命，只是統計的結果（即不是測量單個中子，而是測一群中子）。物理學上，把粒子的壽命等同於它的半衰期。所謂半衰期，就是一群相同的粒子衰變到只剩下一半所需的時間。
例如，要測量中子的壽命，先收集n個中子，如果經過t時間，只剩下n/2個中子了，我們就說，中子的壽命（或半衰期）是t。不難看出，中子減少得越快，測得的壽命越短。
暗物質藏身在鏡像世界中？
鏡像宇宙甚至可以為暗物質提供一個藏身之地，並解釋為什麼暗物質這麼很難找。當你了解到鏡像世界中可能會藏有多少暗物質時，這個猜測似乎更有吸引力。
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像成熱水和冷水，那麼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。我們的宇宙中物質在減少，而鏡像世界中的物質在增加。有一個鏡像世界模型預測，我們世界中每1個普通粒子對應鏡像世界中的5個粒子——這正好和普通物質與測量得到的暗物質之比1∶5相符。
在我們這個世界裡，剩下的粒子形成恆星、行星，最終形成人類，我們似乎也有理由期待這個演化過程在鏡像世界中發生。那裡有鏡像恆星、鏡像行星，甚至鏡像人類。因為我們說暗物質「暗」，只是它們跟我們世界裡的物質關係「冷淡」（除了引力，沒有其他相互作用），至於它們自己，關係則「熱絡」著呢，說不定也有鏡像電磁力、鏡像核力等。我們世界中的普通物質，在鏡像世界看來，倒成了「暗物質」。誰知道呢，甚至可能鏡像人類正在試圖搞明白為什麼他們宇宙中的「物質」與「看不見的物質」之比是5∶1呢。
寄希望於中子實驗
這是一個大膽的猜測，但要找到確鑿的證據並非易事。困難在於，鏡像世界與我們的世界，除了引力，不發生別的相互作用，電磁力、強弱核力統統沒有，而引力又太弱了，無法進行實驗。
這就又回到了前面的話題，答案可能在於對中子壽命進行更好的測量。2012年，一篇論文聲稱：因為地球引力，地球自轉會把少量鏡像物質拖著走；攜帶電荷的鏡像粒子（比如鏡像電子）的運動會產生鏡像磁場；處於普通磁場中的中子（如「磁陷阱」中的中子），受到鏡像磁場的影響，切換到鏡像世界的概率會增加。
這個想法引起了實驗家的興趣。他們使用一種更靈敏的儀器來測試鏡像磁場是否會影響「磁陷阱」中的中子壽命。實驗還包括對「磁陷阱」施加不同強度的磁場，看看是否影響中子的壽命。目前實驗已完成，數據正在分析之中。
另一個實驗正在美國橡樹嶺國家實驗室緊鑼密鼓地籌備。其背後的想法相當簡單：往一堵牆上發射一束中子，牆足夠厚，而且中子會被牆上的特殊物質吸收，無法穿透。因此一般情況下，在牆另一側的中子探測器是探測不到中子的。但倘若中子在行進過程中，「切換」到了鏡像世界，搖身變成鏡像中子——對於鏡像中子來說，這堵牆是不存在的。然後，過了牆，它又「切換」回我們的世界，變成普通中子，那麼牆另一側的中子探測器就可能探測到中子。
萬一這些實驗壓根兒沒找到鏡像世界存在的蛛絲馬跡呢？估計，理論家們也不會輕易放棄這個猜想。畢竟，「鏡子」太重要了，他們已經把很多賭注押在它身上。
除了暗物質，還有什麼賭注？請參看拓展閱讀。
鏡子能解決哪些物理學難題？
1、為什麼宇宙是「有」而不是「無」？
宇宙在誕生之初，產生的物質和反物質本應該一樣多的。但是，假如等量的正反物質相互湮滅之後，宇宙又復歸於無，也就沒有今天的我們了。可見，在我們的宇宙中，物質還是比反物質要多。
為什麼會這樣的呢？我們在正文中曾經提到一種破壞宇稱守恆的K介子。有科學家認為，在早期宇宙中，K介子在我們宇宙和鏡像宇宙之間的振蕩可能是解決這個問題的關鍵。
K介子和它的反粒子——反K介子——本來是一樣多的，但由於K介子在我們宇宙和鏡像宇宙之間來回玩「切換遊戲」，反K介子亦復如此，因此在我們的宇宙中，兩者並不是任何時刻都一樣多的。比如說，在我們宇宙，原先有100個K介子和100個反K介子。在某時刻，有2個K介子和4個反K介子「切換」到鏡像世界去了，那麼在我們的宇宙，只剩98個K介子和96個反K介子了。K介子比反K介子多了2個。這種此多彼少的現象叫漲落。
假如條件維持不變，這個正反K介子數量不等的漲落，本來是容易消除的。譬如，說不定下一時刻，跑到鏡像宇宙的正反K介子全跑回來了，於是在我們的宇宙中，正反K介子數量又持平了。
但這個條件並沒有長久維持，眾所周知，我們的宇宙後來發生了暴脹，溫度急劇下降，導致我們宇宙跟鏡像宇宙之間的溫差縮小了。前面，我們曾經把兩者比作熱水和冷水，溫差縮小意味著兩個宇宙之間的「對流」少了。這樣，跑到鏡像宇宙中的正反K介子，不容易再跑回來了，導致在我們的宇宙中，物質多於反物質。
2、為什麼鋰-7這麼多？
物理學家早就注意到，這種鋰的同位素在現實世界中的含量與理論上預言的宇宙最初幾分鐘內應該製造的含量不相匹配。為什麼呢？根據一位法國物理學家的說法，進入我們世界的鏡像中子可以讓鈹-7不穩定，而鈹-7衰變產生鋰-7，導致鋰-7的含量高於理論預期。
3、超高能宇宙射線是從哪裡來的？
我們的望遠鏡正在探測來自銀河系外的粒子——雖然它們在出發時是高能粒子，但在經過如此漫長的旅程之後，這些粒子的能量應該已經小到幾乎不可探測。
然而，假如這些粒子在飛行途中，在鏡像世界和我們世界之間來回「切換」的話，它們就能保持住很大一部分能量，因為在鏡像世界中的運動幾乎不消耗能量。所以，當我們探測到它們時，能量依然很高。