大爆炸之前还存在着一个时间倒流的对称宇宙

一些科学家认为在大爆炸之前还存在着一个时间倒流的对称宇宙。(Shutterstock)

新研究提出在大爆炸之前存在一个时间反向流逝的宇宙。用这个理论可以解释什么是暗物质，和大爆炸理论中提到的瞬间暴胀（inflation）的问题。

据Live Science报导，物理学家发现这个宇宙从根本上说存在三种对称的特征。它们分别是电荷对称，即把发生互动粒子的电荷调换一下，互动过程结果一样；宇称，即一个互动过程的镜像版本也是一样；和时间对称，即按照倒转的时间运行一个互动过程，看起来也一样。这三个对称总称为宇宙的CPT对称。

1月22日发表于预印网arXiv的一份研究提出，这个规律不仅适用于宇宙中的物质，其实对于整个宇宙来说，也是这样。这意味着，整个宇宙也有它的对称版本。《物理年鉴》（Annals of Physics）期刊已经接受了这份研究准备发表。

按照这个理论，这份研究称可以衍生出很多有意思的结果，能回答很多现在无法解答的难题。

第一，这个CPT对称的宇宙自然就会膨胀，并用粒子填充自己的世界，不需要现在大爆炸理论提到的“暴胀”阶段。这个阶段是大爆炸理论中提到的产生各种宇宙基础粒子的阶段，是大爆炸理论里面比较粗糙的一部分，存在很多问题。

第二，在这种理论下，现有的宇宙应该多出一种中微子。现在科学家认为中微子有电子、渺子（muon）和τ子（tau）三种味态。奇怪的是，所有的中微子都是左手性的。这里的手性以中微子自旋的方向与其运动方向之间的关系进行划分。而这个宇宙中其它的粒子都有左右不同的手性特征，所以物理学家一直在想，为什么见不到右手性的中微子。

CPT对称宇宙理论就认为存在右手性的中微子，而且它的特点使得现在的物理实验观测不到它，并且，它和宇宙中其它的物质仅通过引力发生互动。

这听上去就和物理学家一直在探寻的暗物质的特征不谋而合。科学家从现有理论推测，宇宙中存在大量暗物质，可是至今任何搜寻暗物质的实验都一无所获。

这份研究称，按照CPT对称宇宙理论，现有的宇宙中就应该存在大量右手性的中微子。也就是说，这种理论认为暗物质就是由右手性的、第四味态的中微子构成的。

当然，现在科学家探测不到这个时间倒流的对称宇宙——因为它存在于大爆炸之前。但是，研究人员只要进行几个实验，就能证明或否定这个理论。而这个理论一旦被证实，将对现有宇宙的探索具有重大意义。

首先，这个理论认为现在已知的三个味态的中微子应该都是马约拉纳（Majorana）粒子。马约拉纳粒子一个最大的特点是，正反粒子都是自身。这和普通物质粒子不同，比如电子，它的反粒子是正电子。到目前为止，科学家不知道中微子是否具有马约拉纳粒子的这一特性。

再者，他们预测其中一个味态的中微子应该是没有质量的。中微子质量非常小，但是科学家发现它们还是有质量的，现在科学家只能不断更精确地提出中微子质量的上限，并不能探测到它们具体的质量。如果将来能测量到中微子的质量，并发现三种味态的中微子都有质量，那么这个CPT对称宇宙的理论就不成立了。

最后，也是上面提到过的，这个理论认为大爆炸后不存在所谓的“暴胀”阶段，宇宙自然地存在粒子在填充这个宇宙。这个也可以验证。大爆炸理论认为，暴胀阶段发出了大量的引力波，这也是现在科学家都在探索的领域。如果真像CPT对称宇宙所说的那样，那就没有这些来自宇宙早期的引力波。如果科学家一直都探测不到来自原始宇宙的引力波，那么就是支持CPT对称宇宙的另一个线索。