欢迎来到真实的镜像世界（上）

一个与我们的宇宙一模一样的宇宙可能就在我们身边。

乍一看，一切看起来都那么熟悉。墙上的钟在嘀嗒响着;窗外，汽车轰隆驶过;你手里拿的《奇闻怪事》杂志，封面也同样吸引人。但似乎有什么东西不对劲：时钟是倒着走的;汽车在靠左行驶;你正在读的文字也是左右颠倒的。哈哈！原来你是在看镜中的像。

几乎所有人都认为镜中的世界是“假的”——虽然有一本书叫《爱丽丝镜中游记》，讲述了种种镜中的冒险趣事，但那毕竟是童话。可是对于一些物理学家来说，所有事物都左右翻转的世界（不妨称其为“镜像世界”）或许是真实存在的，而且说不定就藏在我们身边。在那个世界里，有镜像原子、镜像分子、镜像恒星和行星，甚至镜像生命。只是它们几乎不跟我们的世界相互作用，才一直没被发现。但这并不意味着我们永远发现不了。一些粒子或许会在我们的世界和镜像世界之间相互“切换”——一会儿在这个世界现形，一会儿在那个世界现形——这样，就暴露了镜像世界的存在。

如今，物理学家正在安排实验来验证这个假说。如果真找到这么一个镜像宇宙，除了我们对现实的看法将彻底改变，还可以回答关于我们自己宇宙的一些问题——它们已经困扰我们几十年了。

发现全新的世界

发现一个全新的世界，让人类的眼界豁然大开，当然不是一件容易的事，但在物理学上，这种近乎奇迹的事情并非没有发生过。1928年，英国物理学家狄拉克根据量子力学的理论预言，宇宙中存在一个全新的粒子家族，其中的粒子与已知的粒子，除了电荷相反，其他方面完全一样。这就是我们现在经常挂在嘴上的“反物质粒子”;由这些粒子组成的世界，叫“反物质世界”。

还不止呢。1933年，瑞士天文学家弗里茨·茨威基观察到，星系团中可见物质的万有引力，似乎无法为星系团的快速旋转提供足够的向心力。换句话说，倘若没有额外的引力，星系团早该解体，不存在了。

今天，我们认为这个额外的引力来自“暗物质”。宇宙中暗物质与普通物质的质量之比大约是5：1。暗物质与普通物质之间，除了引力，没有别的相互作用，尤其没有电磁力的相互作用，所以很难被发现，组成暗物质的粒子迄今仍没找到。尽管如此，暗物质的说法已被主流科学界所接受。

反物质和暗物质的存在，为我们认识物质、认识宇宙，提供了全新的思路。譬如，困扰现代物理学的一个难题是：到底存不存在一个主要由反物质组成的世界？存在的话，它在哪里（考虑到正反物质相遇就会灰飞烟灭，反物质世界必定离我们非常遥远）？还有，在我们身边存不存在一个“暗”版的世界，在那里，物质是“暗”的，作用力是“暗”的，甚至存在“暗”版的人？

有着这些先例为我们打气，现在让我们启程去探索另一个全新的世界——镜像世界！

宇称守恒还是不守恒？

在物理学中，一个很有用的概念是对称。物理学中所说的对称，指的是物理规律在某些变换下保持不变。比如，一个球从A点移动到B点，虽然空间位置变了（这叫“空间平移变换”），但它遵从的物理规律（比如牛顿三大定律）保持不变。这叫空间平移对称性。再比如，仅仅改变一个球的颜色，它对地球引力的反应不受影响。假如取个名，也可以叫做“颜色变换对称性”。

粒子物理学中一个很重要的对称性叫“宇称”，即“左右对称”或“镜像反演”。“宇称守恒”则是指，即使把涉及物体的所有位置和方向都像在镜子里一样翻转，物理过程和规律也保持不变。

例如，一个小球向右运动，它遵从牛顿运动定律。假如我们放一面镜子，在镜像世界里做这个实验——你或许会好奇：我们怎么到镜像世界去做实验呢？其实，不必跑到镜子里去，只要把实验装置都按镜像所显示的那样去安排就是了——小球则向左运动。但与像向右运动的小球一样，向左运动的小球，也遵从牛顿运动定律。

在相当长一段时间里，物理学家相信，在自然界，宇称是守恒的。但这个看似天经地义的猜测，后来却遇到了麻烦。

1950年代初，科学家们从宇宙射线里观察到两种新的介子（即质量介于质子和电子之间的粒子）：θ和τ。这两种介子的自旋、质量、寿命、电荷完全相同，很多人都认为它们是同一种粒子。但是，它们却具有不同的衰变方式，θ衰变时会产生2个π介子，τ则衰变成3个π介子，这说明它们遵循着不同的运动规律。

假使τ和θ是不同的粒子，那它們怎么会具有一模一样的质量和寿命呢？而如果承认它们是同一种粒子，二者又怎么会具有完全不一样的衰变方式呢？为了解决这一问题，物理学界曾提出过各种不同的想法，但都没有成功。

1956年，李政道和杨振宁在深入细致地研究了各种因素之后，大胆地断言：τ和θ是完全相同的一种粒子（后来被称为K介子），但在涉及弱核力的衰变中，宇称不守恒了，导致它没有固定的衰变方式，既可以衰变成2个π介子，也可以衰变成3个π介子。

李政道和杨振宁的观点震动了当时的物理学界。此后不久，吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”。从此，“宇称不守恒”才真正被承认。

（待续）