第562章 反物質消失之謎！再次完善大爆炸理
第562章 反物質消失之謎！再次完善大爆炸理論！宇宙不對稱！驚駭全場！
肯定有很多人好奇：「我們的宇宙為什麼是現在這樣的？」
在這個問題之前，還有很多問題。
問：「宇宙的起源是什麼？」
答：「宇宙起源於一個密度無限大、體積無限小的奇點發生的大爆炸。」
再問：「無限小的東西爆炸形成宇宙後，物質從哪裡來？」
答：「物質來自量子真空漲落，爆炸後形成的真空本身蘊含的真空零點能創造了所有物質。」
再問：「這些被創造出來的物質中，有反物質嗎？」
答：「根據理論預測，有，且很多。」
再問：「那為什麼我們現在的宇宙是正宇宙，而不是由反物質組成的反宇宙？」
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這就是愛因斯坦提出的問題。
眾人一陣驚呼！
這個問題可就太難回答了。
有點像問「為什麼光速是3×10^8m/s」一樣。
因為現實就是這樣的。
人擇定律！
如果不是這樣的，就不會出現你愛因斯坦來提出這個問題了。
眾人都覺得布魯斯教授肯定也不知道問題的答案。
然而，在所有人不可置信的目光中，李奇維淡定一笑，自信地說道：
「關於這個問題，我有兩個猜想。」
轟！
全場震撼！
這太強了吧！
「我連一個都想不到，布魯斯教授竟然還有兩種猜想。」
「布魯斯教授的猜想，往往最終都被證明是正確的。」
「大佬說猜想是謙虛，我們說猜想是瞎矇。」
在眾人的低聲議論中，李奇維的第一句話就震驚全場。
「我認為宇宙大爆炸之初，通過真空量子漲落創造出的物質，不僅僅有正物質，還有反物質！」
嘩！
眾人驚駭！
布魯斯教授竟然把反物質和宇宙大爆炸理論結合在一起了。
和三天前的量子真空漲落一樣！
這一刻，眾人心神震動！
不可思議！
「宇宙大爆炸理論是布魯斯教授十幾年前提出的猜想。」
「當時還僅僅只是一個空殼，但是現在，它的內涵正不斷被豐富。」
「布魯斯教授正在一點一滴地完善這個宇宙起源理論！」
所有人忽然有種見證歷史的感覺。
他們是眼睜睜看著宇宙大爆炸理論在發展。
最神奇的是，脫胎於廣義相對論的宇宙大爆炸竟然和量子力學有如此緊密的聯繫。
這讓人忍不住感慨世界的巧妙。
冥冥之中好似有什麼更底層的規律。
愛因斯坦神色興奮，眼放精光。
他在聽到布魯斯第一句話的瞬間，甚至已經大概猜到接下來的內容了。
「了不起，真是了不起！」
在眾人的震撼中，李奇維繼續說道：
「第一種猜想，宇宙誕生之初，正物質和反物質的數量是相同的。」
「按理來說，這種情況下，正反物質會全部湮滅成光子，宇宙中充斥著無窮無盡的電磁波。」
「但是，現在宇宙的存在證明，在這些正反物質之間，一定發生了某種特殊的變化。」
「這種變化導致反物質消失的速度比正物質快。」
「哪怕僅僅只是億億分之一的微小差異，在宇宙長河的尺度下，也會形成巨大的差距。」
「宇宙經過億萬年的膨脹和演化後，反物質消失殆盡，只留下忽略不計的一點。」
「所以，我們的宇宙中才沒有宏觀反物質。」
「至於這種【變化】具體是什麼，我們不得而知。」
「但變化的結果就是宇宙偏愛正物質而不是反物質。」
嘩！
會場內一片驚呼！
這個猜想可謂是有理有據，邏輯嚴密。
聽起來非常合理！
當然，最關鍵的變化是什麼，暫時不知道。
所以，它就只能是一個猜想。
即便如此，也足夠驚艷了。
愛因斯坦感嘆道：
「要想證明這個猜想，就必須對反物質的性質進行系統的研究。」
「我們現在對它一無所知。」
「如果反物質在某些物理化學反應上有特殊的機制，或許就能解釋它和正物質數量為何有差異。」
眾大佬聞言，皆認同地點點頭。
布魯斯教授的猜想雖然沒有直接證據，但是卻指明了方向。
對於物理學研究而言，方向實在太重要了。
這時，很多人期待：
「那第二種猜想是什麼？」
台下角落處，有個年輕人表情激動。
他無比感謝導師把自己帶來旁聽會議。
「教授，您認為第二種猜想會是什麼？」
波拉尼看著這個得意學生，輕聲笑道：
「維格納，你這是在故意為難我啊。」
「我要是知道，台上演講的就是我了。」
年輕人正是未來狄拉克的大舅子，維格納。
今年22歲的維格納目前是柏林工業大學的化學系博士生。
所以他的導師波拉尼才能近水樓台先得月，把他帶進會場聽會。
維格納的專業雖然是化學，但是他對物理非常感興趣。
所以，他才千方百計想參加這次會議，哪怕只能旁聽。
真實歷史上，維格納和他的妹婿狄拉克一樣，極度低調。
維格納出生在匈牙利布達佩斯，從小就展露出過人的數學天賦。
所以，他的父親就把他送到匈牙利最好的中學念書，心想將來回家能記記帳。
在學校，維格納遇見了將來的一生至友馮·諾依曼。
於是，他的數學夢破碎了。
在馮·諾依曼的數學天賦和實力面前，維格納感受到深深的自卑。
他覺得自己的數學天賦，都是菜逼老師吹出來的，和馮·諾依曼一比就是渣渣。
得，轉行吧，不然這輩子只能當「二流數學家」了。
在父親的建議下，維格納選擇到柏林工業大學讀化學專業。
因為他父親開個皮革公司，家裡產業跟化學有一定的關係。
維格納沒考慮那麼多，於是就轉行學習化學了。
在德國的柏林工業大學，他經常有機會旁聽柏林物理學會在此舉辦的各種學術討論會。
會上，他見到了愛因斯坦、勞厄、海森堡、泡利等諸多威名赫赫的大佬。
維格納忽然發現，自己好像對物理更感興趣。
而且這一次，他並沒有產生「我會成為二流物理學家」的自卑心理。
由此可見，馮·諾依曼的強大。
維格納博士畢業後，當他的導師波拉尼聽說這個得意弟子竟然要回家繼承皮革廠，簡直驚掉了下巴。
波拉尼勸說維格納，一定要學習物理，並且親自為他介紹物理導師。
一開始，維格納的父親還不同意，但後來，他被兒子的堅定和熱愛所打動，於是就同意了。
就這樣，維格納又從化學轉行到了物理。
而這一次，他將開啟屬於自己的牛逼之路！
他不僅在原子核研究上、強相互作用等領域發表重要成果。
而且在新導師的影響下，他開始接觸和學習量子力學。
其中一個成果深刻影響了量子力學的發展。
只聽它的名字，就知道多牛逼：宇稱！
此刻，年輕的維格納還不知道自己將來會走上物理之路。
他看著台上的布魯斯教授，雙眼快要放出光芒了。
「太強了！太強了！」
「布魯斯教授就是我的偶像！」
「或許我應該學習物理？」
之前他回到匈牙利老家，還被好友馮·諾依曼狠狠炫耀了一番。
「老維，上次布魯斯教授遊歷諸國經過匈牙利，你沒有參加那場演講，簡直虧大了。」
維格納撇撇嘴，酸酸道：
「得了，都知道你被布魯斯教授公開誇獎了。」
「你又不學物理，瞎湊什麼熱鬧。」
馮·諾依曼嘿嘿直笑。
想著這些趣事，維格納的嘴角又露出一抹微笑。
「我要是轉行學物理，老馮一定會驚訝吧。」
「數學我比不過他，物理我肯定能比過。」
會場氣氛熱烈，沒人注意到維格納這個無名小卒。
此刻，李奇維看著眾人震驚的表情，心中感慨。
第二種猜想將會引出物理學界一個跌宕起伏的故事。
而故事的主角們都是華夏人！
按捺住興奮的心情，李奇維繼續說道：
「第二種猜想，宇宙在誕生之初，因為某種原理，正物質的數量就比反物質多一點。」
「每十億個反物質粒子就有十億個正物質粒子和一個正物質粒子。」
「當十億個粒子相互湮滅時，剩下的十億分之一，就組成了我們現在的宇宙。」
「所以，我們才找不到宏觀反物質，因為它們在誕生出來時，就直接被消耗完了。」
「以上就是我對於宏觀反物質的兩種猜想。」
嘩！
眾人震撼！
這個猜想聽起來更簡單，但也更加令人匪夷所思！
那就是「為什麼宇宙一開始誕生正反物質的數量不一樣呢？」
「為什麼不對稱呢？」
對稱！
這個物理學家追求的形式之美，它的理念早已深入人心。
自然界的很多現象都是對稱的。
人是左右對稱的，星球是對稱的。
所以，物理學家樸素地認為，各種現象肯定會趨於對稱。
那麼宇宙大爆炸產生正反物質，為什麼就不對稱呢？
看著眾人疑惑的表情，李奇維說道：
「我知道，諸位聽完這個猜想後，肯定立馬想繼續追問下去。」
「為什麼宇宙剛開始的時候，有更多的正物質而不是反物質呢？」
「布魯斯教授你有倒果為因的嫌疑。」
「對此，我有一個解釋。」
「不過在此之前，我想先介紹一位女性。」
「她就是哥廷根大學的數學教授，艾米·諾特。」
嘩！
眾人皆是一驚！
布魯斯教授怎麼會突然介紹一位數學家。
聽到諾特這個名字，台下的玻恩微微一嘆。
這也是一位牛逼且堅強的女性，令人心疼和敬佩。
諾特在數學界的地位，就相當於居里夫人、邁特納在物理學界的地位，甚至還要更高一點。
她有很多稱號：「歷史上最偉大的女數學家」、「抽象代數之母」、「現代數學代數化的偉大先行者」。
真實歷史上，諾特1882年出生在德國，她的父親是數學教授。
18歲時，諾特考上了德國的埃爾朗根大學，這也是她父親所在的學校。
但就因為她是女性，所以她沒有資格註冊學籍，只能在大學裡旁聽。
而且就連這個旁聽，還是他父親費了九牛二虎之力才爭取到的機會。
所以諾特很珍惜在大學裡的生活，她認真聽課，學習刻苦。
和居里夫人、邁特納等人一樣，諾特也有著堅韌不拔的性格，她不服輸！
當時哥廷根大學連她在內只有兩名女生，諾特每次都大大方方地坐在教室前排，全神貫注地聽講。
她勤奮好學的精神感動了主講教授，後者破例允許她和男生一樣畢業考試。
諾特的成績名列前茅，順利通過了畢業考試。
但可惜，男生們都拿到了畢業證，她因為是女性，無法獲得文憑，成為了沒有文憑的大學畢業生。
對此，她的父親也無能為力，心中非常愧疚。
然而諾特沒有心灰意冷，她依然熱愛著數學，經常去旁聽希爾伯特、閔可夫斯基等大佬們的講座。
這令她大開眼界，感覺充滿了力量。
於是，她學習數學的欲望更堅定強烈了。
後來，學校改革，允許女性獲得學位了，諾特第一時間就回到母校，取得了博士學位。
但是即便她有著極強的數學天賦，卻始終得不到正常的尊重。
沒有哪個大學願意聘請她。
直到後來，大名鼎鼎的希爾伯特看中了諾特的天賦。
他力排眾議，邀請諾特去哥廷根大學工作，並且還力薦她為講師。
這中間的過程也不是一帆風順的。
希爾伯特甚至在一次反對諾特成為哥廷根大學講師的討論會議上，直接發飆：
「我簡直無法想像，候選人的性別竟然成為了反對她升任講師的理由。」
「先生們！別忘了！這裡是大學，不是洗澡堂！」
強如希爾伯特，都解決不了諾特被歧視的問題，可見那時的女科學家有多麼艱難。
她們的艱難不是來自同行，而是來自製度和某些扭曲的人心！
在哥廷根大學的日子裡，諾特仿佛開掛一般，或許她想拼命證明自己，讓那些反對的人閉嘴。
她在抽象代數這個數學領域上，展現出非凡的天賦。
她徹底改變了環、域和代數的理論，震撼了數學界！
在希爾伯特的影響下，諾特不僅在數學領域成就斐然，而且還涉足了物理領域。
1918年，她發表了一篇簡短的論文。
在這篇論文裡，諾特提出了一個後來深刻影響物理學的理論：諾特定理。
大名鼎鼎的諾特定理，用一句話就可以很好地解釋：
「系統中，每個【連續】的對稱性，都對應著一個守恆量。」（注意連續這個詞）
換句話說：這世上的守恆，來自對稱！
好，裝逼完畢，到底該怎麼理解這句話呢？
在當時的物理學界，能量守恆定律一直是作為某種公理性質的東西。
無數的實驗都證明了能量守恆的正確性。
所以，很少有物理學家去考慮能量為什麼守恆，其背後是否有更底層的機制。
但是數學家和物理學家不一樣，他們喜歡刨根問底。
畢竟數學家們連1+1=2都不放過，憑什麼你說能量守恆就守恆。
而諾特研究這個問題後，從數學上證明了，守恆是因為對稱！
能量守恆是因為時間平移的對稱性！
形象點說，任何相同的物理過程，在不同的時間進行，其結果是一樣的。
比如，你把一個小球從三層樓上拋下去。
假設每次的用力和周圍環境都是一樣的。
那麼不管你是上午拋還是下午拋，今天拋還是明天拋，小球掉落的過程肯定都是一樣的。
加速度一樣，最後的落地速度一樣，等等。
總之，不管你在什麼時間做這個實驗，過程和結果肯定都是一樣的。
這聽起來沒什麼問題吧，和人類的直覺非常相符。
那為什麼時間平移對稱，就意味著能量守恆呢？
可以這樣想。
你把小球拿到三樓後，先不拋，那麼是不是小球就具有了勢能。
這時，假設時間平移不是對稱的，會發生什麼？
也許第二天，重力加速度g值就忽然變大了。
那么小球具有的勢能也就變大了，很顯然，此時能量就不守恆了。
但是無數實驗已經證明了，能量是守恆的。
這意味著，時間平移一定是對稱的。
這就是諾特定理的內涵。
「守恆定律，源於自然界的對稱性。」
它們之間的深刻聯繫，賦予了物理學更深刻的結構和內涵。
小學三年級我們就學過，物理學中除了能量守恆，還有動量守恆、角動量守恆。
那麼它們分別又對應什麼對稱呢？
動量守恆源自空間平移對稱性。
即一個物理過程，無論它發生在空間的哪個位置，都不會隨著位置變化而變化。
任何實驗在任何時間和任何地點做，其結果都應該是相同的。
否則，人類的科學體系就無法建立。
《三體》中，智子為何能封鎖地球的基礎科學。
因為它讓物理學家在不同的時間不同的地點，相同實驗做出來的結果卻不一樣。
所以「物理學不存在了」。
而角動量守恆源自的是空間旋轉對稱性。
也就是說，任何物理過程在任意方向上的結果都是一樣的。
磁場方向朝北和磁場方向朝南，其中電子的運動軌跡都是相同的。
這就是守恆定律和對稱性的關係。
是不是感覺很好理解，一下子就能明白了。
甚至你可能會覺得：這不是廢話嗎？
哪怕是沒上過學的人也知道是這樣。
沒錯，當時的物理學家也認為諾特的論文講的都是廢話。
「這不是很顯然的結論嗎？」
「還需要你從數學上證明？」
「就算證明不出來，又有啥影響嗎？物理學界還是正常使用。」
再加上諾特女性的身份，她的論文就沒多少人關注了。
而且諾特的本職工作是數學，無法為自己的物理論文背書。
諾特自己也沒有把這篇論文放在心上，而是又投入到數學研究當中。
終於，隨著她的名氣越來越大，1922年，在希爾伯特的極力推薦下，諾特被哥廷根大學聘請為教授。
可悲的是，她的教授職位是沒有工資的，這點和同為哥廷根大學教授的玻恩很不同。
所以，玻恩才會無比敬佩諾特，就像他敬佩居里夫人一樣。
此刻，當李奇維講完諾特的理論後，很多人都不以為然。
「哦，我記得我好像看過這篇論文。」
「想法很獨特，不過貌似並沒有什麼實際的理論用處啊。」
「而且這篇論文和反物質有什麼聯繫嗎？」
「」
大部分人都不知道布魯斯教授是何用意。
就算是和諾特見過幾次面的玻恩，也面露疑惑，他問道：
「布魯斯教授，諾特教授的這篇論文我看過。」
「但它與您所說的反物質比正物質少有什麼關係嗎？」
李奇維聞言，微微一笑。
他看著玻恩和眾人不解的眼神，心中感慨。
諾特定理不僅有用，而且是非常有用。
它為後來的規範對稱性理論、量子場論、乃至弦理論都提供了理論框架。
雖然諾特定理本身的內容很簡單，但是它代表的物理學意義乃至哲學意義都非常深遠。
它揭示了自然界背後的數學美感。
如果說對稱是美的象徵，那麼對稱被打破，更是美的極致瘋狂！
而李奇維的回答，直接震撼了所有人。
「根據諾特教授的理論，自然界的守恆全部來自對稱。」
「不僅是她，很多物理學家都認為，我們的自然界理所應當地是對稱的。」
「所以宇宙大爆炸的開始，正物質和反物質應該一樣多。」
「因為這樣更符合宇宙創世的美感。」
眾人皆點點頭，他們的心裡就是這樣想的。
「但是，我做個大膽的暢想。」
「如果我的第二種猜想是正確的，那麼是不是意味著，宇宙中的某些現象是不對稱的呢？」
「因為某種不對稱，所以爆炸瞬間產生的正物質比反物質更多。」
「然後才有了我們現在這個世界。」
「換句話說，我們的宇宙雖然因為對稱而美麗，但是它本身卻來自不對稱！」
轟！
靜！
死一般的寂靜！
所有人被震撼的目瞪口呆！
「這」
「不可能！絕對不可能！」
（還有更新耶）
