NASA平行宇宙新證據是否靠譜?

2020-12-11 科學翻譯官

此次NASA在南極發現的是有高能中微子從地球向太空飛出,如果是從外界來的地球的高能中微子,在穿過地球的時候會與地球上的物質發生相互作用,不能攜帶較高的能量直接穿透地球,也就是說南極實驗觀測的高能中微子應該是來自於地球本身,而發現的中微子能量極其高,地球並造不出來如此高能的中微子。

圖:NASA南極ANITA捕獲無線電信號實驗

於是有人認為或許中微子並非從南極冰層下飛向太空,而是因為它來自於一個時間倒流的宇宙,如果我們把它的時間反轉一下,那麼這些中微子就是從太空向地球發起衝擊,這樣就能解釋通了。

圖:高能中微子藝術圖

鏡像宇宙

平行宇宙來源於量子場論,並無法解釋時間逆行的宇宙。如果我們的宇宙的時間是正向的,那麼時間倒流是負向的,說明在時間上是對稱的,當然前提條件是這個宇宙存在!不過討論這樣的宇宙存在與否,跟討論平行宇宙存在與否是一樣的,它們都僅僅只是假說,所以我們沒有必要去反駁它,這種爆炸性的理論,需要及其充足的證據,即使是這次南極的證據也是不夠的。

圖:平行宇宙

關於宇宙除了平行,多元,還存在一種宇宙叫做鏡像宇宙(CPT對稱宇宙),這就是這次證據所指向的宇宙。鏡像宇宙並不是今天才出現的理論,最早在1950年就出現了,並且還和華裔物理女王吳健雄有點淵源。美國科學家一直不遺餘力地在尋找鏡像宇宙,他們希望打開另外一扇宇宙的大門。

圖:美國能源部所屬的一個大型國家實驗室,橡樹嶺實驗室的核反應堆

近年來,美國橡樹嶺實驗室一直試圖通過把一些粒子發送到鏡像宇宙,來探測鏡像宇宙。這個實驗包括一束粒子沿著一個含有強磁體的長隧道運動。這些粒子流過磁鐵,朝著一堵厚牆流動,而這堵牆是任何粒子都不能通過的。如果這些粒子中的任何一個確實穿過了牆,那就意味著它們已經變成了它們的鏡像,然後又回來了。那麼這個實驗最終能成功嗎?

模擬實驗

曾經有科學家用計算模擬宇宙大爆時出現了兩條不同的路徑。這個模擬很簡單。1000個粒子在屏幕上隨機飄蕩,這是一個是基於牛頓物理學控制的數字世界。在模擬宇宙大爆炸時,粒子在一個中心擁擠的點靠近,然後沿著兩條不同的路徑向外膨脹。它們聚集成行星系統和星系的形狀。這意味著形成了兩個不同的宇宙,每個宇宙都是另一個宇宙的鏡子。這個實驗本身就是為了更好地理解時間,更具體地說是為了理解時間之矢。

為什麼我們體驗的生活是朝著一個方向展開,而不是其他方向?事件發生後,我們會出現記憶。為什麼我們不會先擁有記憶,然後經歷事件?時間之矢是物理學中一個永恆的謎團。

到目前為止,最主流的解釋是熵。時間向前移動,因為熱力學第二定律要求宇宙不斷地處于越來越大的無序狀態。這種無序被稱為熵。但這正是這個1000點模擬所要挑戰的,實驗是物理學家們沒有進行任何的參數微調,也沒有對熵進行修改,而是輸出了一個屬性:牛頓的引力能讓我們感知到時間的方向。

這表明,我們並不是唯一的觀察者。時間會在第二條路徑上向後移動,這是宇宙的第二個未來,一個與我們誕生於同一時刻的鏡像宇宙。

圖:「大爆炸」之前集中在中間的點,然後向任意方向膨脹。觀察者只能決定進入其中的哪一邊,例如在右邊的觀察者,就永遠不會知道在左邊有一個鏡像宇宙。

然而,模擬並沒有將量子力學或相對論納入模型。因此這也讓人們質疑它的準確性。我們從模擬中看到兩個宇宙從中心向兩邊發展起來,但這是否意味著現實世界也是這麼會發生?

鏡像宇宙的概念始於20世紀50年代,物理學家吳j健雄的一個實驗得出了一個令人驚訝的結果。

物理學有三種對稱,反射,旋轉和平移。反射的對稱性也被稱為奇偶性,有左旋和右旋之分。自然界有四種基本力,電磁力、引力、強(核)力和弱(核)力,其中只有弱力顯示出奇偶性不守恆。當粒子在量子力學尺度上相互作用時通常是左手性,因此我們所生活的宇宙總體上偏向於左手性,我們缺少左右對稱,因此鏡像宇宙的概念出現了。

如果鏡像宇宙存在,那麼這個宇宙就會表現出對右手效應,並非整個世界都會由此性質演變出其他的與我們宇宙對稱的其他特徵。物質為鏡像物質,鏡像粒子具有相同的力,與我們的鏡像粒子相同,但只以最弱、最短暫的方式與我們的世界相互作用。鏡像物質甚至也會產生光,但是那個世界和這個世界的物質之間的任何相互作用都很難被探測到。有些科學家認為鏡像物質與我們的宇宙相互作用,可能就是暗物質的來源。

暗物質來源假說

在這個假說中,暗物質都隱藏在鏡像宇宙中,只有通過引力作用能顯現出來。如果這是真的,那就意味著鏡像宇宙比我們的宇宙大5倍,因為暗物質的數量是普通物質的5倍。

中子衰變

中子衰變謎團也是表明鏡像宇宙的謎團之一。中子是原子核的一部分,當它們離開原子核時,會衰變為質子、電子和反中微子。中子都是相同的,正常來說它們應該以相同的方式在相同的時間內衰變。

但實驗時我們得到的數據卻很詭異,核反應儀器發出的中子衰變周期為14分48秒,緊固在容器中的中子是14分38秒,相差10秒。兩個中子衰變方式完全相同,無論環境如何,所有的中子都應該在具備相同的衰變周期才對。

中子衰變還與大爆炸後可用的氫和氦的數量有關。這是理解宇宙過去的一個因素,以及遙遠的未來。起初這是由於實驗誤差造成的,有很多參數可能是錯的。但多年來,實驗一直在重複進行,每次都對實驗進行改良。迄今為止最精確的測量下衰變周期時間差仍有9秒。

於是有科學家認為或許是存在一個鏡像宇宙吸收了我們宇宙中的一些粒子,從而影響我們對中子衰變的觀察。例如,容器中的中子穿過鏡像宇宙,變成鏡像物質。因為進入鏡像宇宙的粒子在我們的宇宙中無法探測到,因此影響了中子衰變的時間。

總結

鏡像宇宙可以解開我們現代的許多謎團,這也是為什麼每隔幾年都會有人提出CPT對稱的鏡像宇宙理論,而美國人科學家也一直在嘗試尋找,這次的事件也不例外,但是很快又會被淹沒在時間的長河之中,鏡像宇宙你無法證明它不存在,同時你也很難證明它存在,這就像平行宇宙一樣。

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