反物质之谜断想

自然界纷呈多样的宏观物体还原到微观本源，它们都是由质子、中子和电子所组成的。这些粒子因而被称为基本粒子，意指它们是构造世上万物的基本砖块，事实上基本粒子世界并没有这么简单。在30年代初，就有人发现了带正电的电子，这是人们认识反物质的第一步。到了50年代，随着反质子和反中子的发现，人们开始明确地意识到，任何基本粒子都在自然界中有相应的反粒子存在。反物质是正常物质的反状态。当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，发生爆炸并产生巨大能量。能量释放率要远高于氢弹爆炸。反物质概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出的。他在20世纪30年代预言，每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子，例如反电子，其质量与电子完全相同，而携带的电荷正好相反（A）。且电子的自旋量子数是-1/2而不是正1/2。欧洲航天局的伽马射线天文观测台，证实了宇宙间反物质的存在。他们对宇宙中央的一个区域进行了认真的观测分析。发现这个区域聚集着大量的反物质。此外，伽马射线天文观测台还证明，这些反物质来源很多，它不是聚集在某个确定的点周围，而是广布于宇宙空间。

    按照大爆炸理论，甚早期宇宙介质的温度非常高。粒子间的热碰撞会成对地产生任何基本粒子。当粒子的成对湮灭与成对产生达到统计平衡，宇宙介质就是一切基本粒子构成的混合气体，且任一种稳定或不稳定的粒子都有接近相等的数密度。至于重子和反重子的数目是否严格相等，这不是由物理规律决定，而是由初始条件决定的。在多数理论家看来，宇宙中正反物质的大尺度分离是不可能发生的，而三千万光年的范围内没有反物质天体，已说明宇宙中大块的反物质是不存在的。理论家们也相信，极早期宇宙中正反物质应当等量。这样，需要做的事是寻找物理机理，来说明宇宙如何才能从正反物质等量的状态过渡到正物质为主的状态。这样，理论家们就遇到了非常尖锐的困难。无论如何，当代天文学的大爆炸宇宙学说确实需要巨大的能量来推动一下的，如果有艾萨克·牛顿晚年醉心于神学也许还能找到上帝这样一个“第一推动力”，很可惜牛顿“壮志未酬身先死”。不过，解决问题的机会总还是有的，这就是物质-反物质湮灭了，现实就是反物质非常少，当然这就需要组成最初宇宙的物质与反物质的比例接近二比一。我们理解现代的宇宙都离不开物质、时间与空间，反物质的湮灭所产生的巨大能量消失在何处是这一假设必然面临的问题，个人的理解是消失在空间，倒还符合空间的产生同样需要一个物理学过程的基本认识。这就是个人解决反物质之谜的一个断想。