什么是反物质宇宙，CPT对称和正反物质宇宙有什么关系？

m12345666

昨天的文章说的是弱力导致了宇称不守恒，而我们生活的正物质宇宙也是因为宇称不守恒而存在。
回到今天的主题。
宇宙大爆炸的时候，产生的正反物质数量是一样的，如果自然法则完全对称，那么正反物质会全部湮没成能量，宇宙就没有物质，只剩下能量了。
而我们的宇宙之所以能成为今天的样子，就是因为宇称不守恒。


在宇宙大爆炸那一瞬间，正反物质相互转换的时候，弱力时间不对称，正物质比反物质多了十亿分之一，太阳地球都是那十亿分之一正物质的产物。
所以弱力导致的宇称不守恒，也不是件坏事。
并且，弱力还导致了正反物质电荷、空间、时间单独反转不对称。
但是，如果把这三个一起反转，就会超级对称，物理学家取它们这三个的首字母，就叫CPT联合对称。


所有的物理规律都是“CPT严格对称的”。
而CPT对称的核心是 正物质的空间与时间反演后 会变成反物质。
所以正反物质，除了时间、空间不一样外，物理规则都是一样的。
因此，反物质组成的宇宙，也能形成类似地球一样的行星，也会有风雨雷电，也能诞生生命。
而根据罗杰·彭罗斯的观点：宇宙膨胀到了极致就收缩，反物质宇宙是我们这个宇宙的未来。


他的观点来源于红移现象。
什么是红移现象？
红移现象是多普勒频移的一种，对应的还有蓝移现象。
光波频率的变化能够使人感觉到颜色的变化，如果恒星离我们远去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；
如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。
美国天文学家哈勃于1929年确认，遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去，同时，它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加，这一普遍规律被称为哈勃定律。


根据这一定律，宇宙是向外急速膨胀的，既然宇宙在向外膨胀，那么宇宙就会有起点，这个起点被称为奇点。
根据红移的颜色变化进行推算，宇宙起源于150亿年前。
既然宇宙一直在向外膨胀，当宇宙膨胀至一个临界点时，它就会开始收缩，往外膨胀是正物质宇宙，据此推断，向里收缩就会变成反物质宇宙，这是罗杰·彭罗斯的观点。
当然，反物质宇宙不只这一种观点，还有比如：
黑洞的另一头可能是白洞，白洞的出口就是反物质宇宙；
奇点大爆炸的同时既诞生了正物质宇宙，也诞生了反物质宇宙；
奇点之外的虚空还有许多奇点，有些是反物质宇宙的奇点等等。


同样的，这些都只有理论和模型，它们既无法在实验室中重现，也无法找到一个现实存在，所以一直处于一个未知的领域。
但是，对于反物质宇宙跟我们所生活的正物质宇宙，它们之间的区别所得出的结论倒是惊人的一致。
主要有3个区别：
第一个区别是 电荷：在反物质宇宙里面，原子核带负电荷，电子带正电荷跟我们正好相反；
第二个区别是 空间：我们的宇宙是向外膨胀，而反物质宇宙是向内收缩；
第三个区别是 时间，我们宇宙的时间是正向的，反物质宇宙中的时间是倒流的，就像倒着放电影一样。


根据昨天讲的弱力宇称不守恒的这个结论：
那么我们宇宙的弱力是个左撇子，反物质宇宙的弱力是个右撇子；
我们宇宙的中微子只能左旋，反物质宇宙的中微子只能右旋。
在很多人的印象中，一说到反物质宇宙，就会想到时间倒流，然后设想着如何回到从前。
这是一个误区，时间倒流的本质是宇宙越来越有秩序，不是说我们可以再倒着活一遍。
热力学第二定律告诉我们，孤立系统的熵随着时间逐渐增大，所以时间本质是熵的方向。


熵代表的是系统的混乱程度。
熵增加，时间正向流动；熵减少，时间倒流。
所以，在正物质宇宙，随着熵的增加，物质会越来越混乱，时间正向流动；
在反物质宇宙，随着熵的减少，物质会越来越有序，时间就倒流，最后有可能会收缩到一个宇宙大爆炸的奇点。
前面说过，CPT对称的核心是正物质的空间与时间反演后会变成反物质。
那CPT为什么会对称呢？


1940年的诺贝尔物理学奖获得者泡利在数学上严格证明了“洛伦兹变换不变”是“CPT对称”的根本原因。
而洛伦兹变换不变 也是狭义相对论和广义相对论的基础。
所以CPT对称和狭义相对论 是等价的。
而量子力学和相对论的本质关联也是CPT对称和洛伦兹变换。
如果哪一天实验发现CPT不对称，那就出大事了，人类辛辛苦苦100年建立的物理学两大支柱，量子力学和相对论会一起倒掉。
所以CPT对称不管在正物质宇宙和反宇宙中都应该具有同等的作用。
那你认为反物质宇宙中也会有一个自己以熵减的形式在生活吗？