为什么一些物理学家认为在时空中隐藏着一个“镜像宇宙”

一系列病毒式的文章声称，NASA发现了来自另一个平行宇宙的粒子，在这个平行宇宙中，时间倒流。这些说法是不正确的。真实的故事更令人兴奋和奇怪，涉及一次进入宇宙大爆炸和走出另一边的旅程。

这些耸人听闻的头条新闻混淆了2018年一篇鲜为人知的论文的研究结果，这篇论文从未在同行评议的期刊上发表，该论文认为，我们的宇宙可能在时间上有一面镜子，一个延伸到大爆炸以外的伙伴宇宙。论文认为，如果事实的确如此，以及其他一系列极不可能和古怪的假设被证明是真的，那么这反过来可以解释一个神秘的信号，暗示着一个全新的粒子正从南极洲的冰层中飞出来。

NASA发现平行宇宙的说法似乎是英国小报“每日星报”(Daily Star)最先提出的，随后包括“纽约邮报”(New York Post)在内的英国和美国媒体转载了这一消息。

为了理解“每日星报”是如何得出这一离奇的病毒式言论的，有必要先了解一下2018年两份不同报纸的说法。

第一篇论文由加拿大阿尔伯塔省周长研究所的物理学家莱瑟姆·博伊尔(Latham Boyle)和他的同事们发表，他们提出了一个镜像宇宙--一种我们的宇宙在时间上的反映。它发表在2018年12月的《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上(同年3月出现在arxiv服务器上)。

夏威夷大学的天体物理学家、第二篇论文的合著者约翰·莱纳德说：“我认为没有人能完全理解他们所组成的一切。这篇论文建立在波义耳的理论基础之上。”(约翰·莱斯特是夏威夷大学的天体物理学家，也是第二篇论文的合著者。)。

博伊尔的工作是一种扩展包，旨在堵塞讲述宇宙主要起源故事的理论的漏洞：兰姆达-冷暗物质(Λcdm)。

Λcdm使用两个关键概念来解释宇宙：未知的暗能量导致宇宙膨胀。在时间上倒退足够远的膨胀，整个宇宙就占据了空间中的一个点。其次，一种看不见的暗物质在引力作用下牵引着宇宙中的物质，但却不发光。这个想法认为，这种暗物质占了宇宙质量的绝大部分。

学习说，Λ清洁发展机制基本上是镇上唯一的游戏。它在许多情况下都是有效的，但在建模过程中有一些令人不安的失误。

例如，膨胀的测量不会跨时间排列，因此基于早期宇宙数据的膨胀测量结果与使用现代宇宙数据的测量结果不一致。此外，Λ清洁发展机制根本无法解释物质为什么存在，因为它预测物质和反物质在宇宙大爆炸后会以相等的速度形成，并相互湮灭，什么也不会留下。

博伊尔和他的同事们将Λ清洁发展机制的故事追溯到更早的时间，他们在时间开始时潜入奇点，然后从另一边走出来。

博伊尔的团队是这样看待他们的理论的：博伊尔说，把今天的宇宙想象成一个宽而平的圆圈，坐在昨天稍小的圆圈之上，而昨天的圆圈则坐在前一天更小的圆圈之上。

把从今天到宇宙大爆炸的所有圆圈堆积在一起，你最终会得到一个圆锥体竖立在它的点上。

当天文学家深入太空时，他们实际上是在回顾时间。我们所能看到的最遥远的星系，GN-Z11，在我们看来是134亿年前的样子，也就是大爆炸后的4亿年。

在此之前，宇宙有一个持续数百万年的黑暗时代，没有什么足够明亮的东西让我们看得见。在此之前，宇宙产生了我们所能看到的最古老的东西：宇宙微波背景(CMB)，它是在大爆炸37万年后形成的，当时宇宙从热的、不透明的等离子体中冷却出来。

博伊尔说，像这样回顾过去，就像从宇宙锥体往下看一样。

他说：这似乎只是这些方程的最自然、最简单的延伸，它们似乎描述了我们所看到的宇宙。

这个宇宙在“第二个锥体”内，时空太深，我们看不见。“从我们的参照系来看，时间似乎倒流了，”莱德说。但那个宇宙中的生物仍然会看到原因先于结果，就像我们在我们的宇宙中所做的那样。时间在那个宇宙中远离大爆炸，就像在我们的宇宙中一样。远离大爆炸的那个宇宙与我们宇宙中时间的方向是相反的。但它并不像我们想象的那样向后运行。

我们的宇宙存在于那个宇宙的远古历史的另一边，而那个宇宙存在于我们的另一边。

然而，他说，一旦你有了它，就会发现这个宇宙有一个额外的对称性，当你只看着圆锥体的上半部分时，你看不到这一点。

而这个双锥宇宙反过来可以帮助恢复多年来困扰物理学家的对称裂缝。

正在讨论的对称，被称为电荷，宇称，时间(CPT)对称，它规定，如果你将一个粒子翻转到它的反物质孪生兄弟-比如说，一个电子变成一个正电子-或者让它用右手而不是左手，或者在时间中向后移动而不是向前移动，这个粒子应该仍然以同样的方式表现，遵守同样的定律，就像它被翻转之前一样。(右撇子或左撇子指的是粒子的旋转和运动方向。)。

最终，在1956年，哥伦比亚大学物理学家吴建勋领导了一项实验，证明CPT对称性不是绝对的。(向吴提出这一潜在想法的两名男性同事因她的发现而获得1957年诺贝尔奖，但她被排除在外。)。

吴的实验表明，CPT对称性中的&34；C&34；是不完美的。进一步的实验表明，一些粒子同时破坏了C34；C&34；和&34；P&34；，但尽管破裂了，大多数物理学家认为CPT对称性总体上仍然成立，而且还没有发现能破坏这种对称性的所有三个元素的粒子。在粒子水平上，宇宙看起来是CPT对称的。

但是Λcdm宇宙模型本身缺乏清晰的cpt对称性--这是时空弯曲和奇怪的量子真空的结果。博伊尔称之为宇宙的零粒子态的宇宙特征，当没有粒子时，时空的性质是不确定的。这意味着在所有空间的尺度上，CPT对称性被破坏。

博伊尔说，他的模型保留了宇宙的CPT对称性，这是Λ清洁发展机制宇宙学做不到的。在时空中加入第二个锥体，零粒子状态就不再是不确定的。宇宙的CPT不对称被修复了。

我们想，等一下。他说：看起来宇宙违反了CPT对称性，但实际上我们只是没有着眼于整体情况。如果宇宙真的是CPT对称的，如果它真的由两个而不是一个时空锥组成，这对物理学的其余部分意味着什么？

CPT对称宇宙最实际的结果是对暗物质的简单解释。

一种流行的关于不可见物质的理论依赖于一些未被探测到的第四类中微子的存在-通常被称为不孕中微子。博伊尔的CPT对称性似乎指向这个方向。已知的三种中微子，电子中微子、µ子中微子和τ中微子都是左撇子。这意味着它们在没有匹配的右撇子搭档的情况下四处飞行。标准模型假设，与其他粒子不同，中微子没有这样的伙伴。但CPT对称的宇宙并不同意，这表明他们应该有这些合作伙伴。

博伊尔和他的同事们发现，他们的宇宙学表明，标准模型中的每个左撇子中微子在我们的宇宙中都存在一个右撇子伙伴。但是，与左手夸克和右手夸克不同的是，这些左手和右手镜像粒子不会粘在一起，相反，两个右手伙伴中微子早就消失在时空中，在宇宙早期就从我们的视野中消失了。然而，第三个惯用右手的伙伴会留下来，不过是⁠--这是支配时间开始的方程式的结果。

博伊尔说，目前还不清楚它会与三个已知中微子中的哪一个合作。但它会有一个特殊的能量信号：480皮电子伏特(PeV)，这是一个粒子质量的测量单位。480PeV的中微子可能解释了宇宙中所有缺失的暗物质。

CPT对称宇宙如何导致480PeV中微子的细节是棘手的-莱恩说，如此棘手，以至于除了波义耳和他的团队之外，几乎没有物理学家理解它们。

但他说，这些人不是疯子。他们是该领域受人尊敬的成员，他们知道自己在做什么。不管那个复杂的场论是否都是正确的，我不能说。

四年前，悬挂在南极洲上空气球上的粒子探测器探测到了一些物理学无法解释的东西：正如《现场科学》(Live Science)之前报道的那样，南极脉冲瞬态天线(ANITA)仪器有两次接收到了高能粒子的信号，这些粒子似乎是直接从南极冰层中发射出来的。(参与安妮塔项目的大多数研究人员都是NASA的科学家，但该项目确实得到了NASA的资助。)。

像这样的粒子不应该存在。任何已知的标准模型粒子都不应该能够以如此高的能量飞越地球并爆发出另一边，但这似乎是安妮塔正在探测到的。

截至2020年6月，最流行的解释是安妮塔探测到了不孕中微子。莱恩德参与了安妮塔项目的早期工作，他意识到480PeV的数字与安妮塔的调查结果很好地吻合。

如果粒子真的来自太空，然后穿过地球产生异常，它们一定是在南极表面下面腐烂，产生了安妮塔探测到的从冰中弹出的更轻的粒子阵雨。博伊尔的480PeV暗物质中微子正好符合可以解释安妮塔正在衰变的神秘粒子的质量范围。

他们在2018年发表了一篇题为“向上的安妮塔事件”的论文，作为CPT对称宇宙的证据，并将其发表在arxiv数据库中。该研究人员了解到，这个480PeV的暗物质中微子可能已经成功地完成了这一计划，并将其发表在arxiv数据库中，这篇论文的标题是“向上的安妮塔事件”(Upving Anita Events)，作为CPT对称宇宙的证据。这就是“每日星报”变成令人困惑的标题的报纸。

莱尔德说，如果安妮塔粒子真的符合波义耳的计划，那将是天平上有利于双锥宇宙的重要因素。但这不太可能。他们必须解决的最重要的问题是：让粒子足够接近南极洲。模型显示，像这个480PeV中微子这样的暗物质候选粒子在撞上我们的星球后不久就会坠落到地球的中心，没有留下足够近的距离来产生ANITA异常。

这些研究人员争辩说，也许最近与一个巨大的、看不见的暗物质圆盘的相遇激起了地球上480个PeV中微子，留下了一些在我们星球表面附近徘徊的中微子。

莱恩说，这是一个令人兴奋的想法，但就连他自己的论文也不能让他信服。

他说，这是我们站不住脚的借口，没有想到任何其他好的方法来做这项工作[让博伊尔的中微子离南极洲足够近，从而触发安妮塔的传感器]。他说，尽管了解到了这一点，他的同事们也在努力撰写这篇论文，但他认为论文的结论肯定是错误的。

在那里的…的宇宙学家中。他说，在你的宇宙学模型中可以使用牙仙子一次或两次的想法是不可信的。我想我们需要牙仙子两到三次才能让这个工作，所以，哦，好吧。

博伊尔表示同意。虽然用他的团队的想法来解释安妮塔的想法很吸引人，但他说这些数字加起来不太合理。但他仍然相信CPT对称宇宙的基本想法是合理的。

他说：我个人的预感是，无论它是否完全正确，它都在正确的轨道上。我对此感到非常兴奋。

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尽管我们在科学和二十一世纪取得了巨大的进步，我们仍然回到了西班牙宗教裁判所的时代。我们仍然相信地球是平的，如果你走到地球的边缘，你会掉下来的。我们仍然愿意相信我们是宇宙的中心，是创造的王冠。我们愿意相信这是唯一存在的宇宙，时间、空间和物质都有开始，也会有结束。我们的宇宙有自己的镜像的理论是纳西斯主义情结的延续。我们爱上了自己，并相信我们是自切片面包以来最好的东西。如果人类不存在，宇宙也就没有任何存在的理由。如果时间在这个宇宙之前不存在，时钟还会工作吗？时间会完全停滞吗？即使是伟大的爱因斯坦也说过，宇宙之外什么也不存在，所以，为了扩展时间和空间，我们创造了多个我们的维度，但这个新理论将镜子的数量缩减到只有一个。它很好地反映了人性和多元宇宙。我提出了这样一种可能性，即空间和时间是无限的，既没有开始也没有结束。世界上有无限多的宇宙，没有一个与我们有关。此外，就像星系团一样，宇宙是以星系团的形式聚集的吗？而不是集群的最后一站。我不完全相信BB(大爆炸)，也许这个宇宙是从140亿年前人类小宇宙的合并开始的。银河系的故事是什么，它是通过其他较小星系的合并而形成的吗？镜子。镜子。在墙上，谁是所有人中最漂亮的？

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不是科学家，我的问题的答案可能是显而易见的。在时间为零时，爆炸将是一个膨胀的球体，而不是一个或两个平坦的膨胀圆。此外，如果膨胀的扁平圆是正确的，那么中心不会比边缘更向前移动吗？当然，除非膨胀是以光速移动的。

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