超越时空 

    我在《漫谈暗能量与反物质（上）》（见《科普时报》2020年1月3日第3版）中写到，上个世纪90年代，科学家通过观察测量研究，发现在60亿年之前，某种“神秘的力量”开始起到主导作用，使得宇宙从减速膨胀变成加速膨胀，导致了那些可观测的星系，正以光速一般（甚至更快）的速度远离我们，科学家把那种“神秘的力量”命名为“暗能量”。

    那么，“暗能量”究竟是什么呢？科学家渐渐地提出了各种理论模型，大体上分为两类：

    第一类暗能量的候选者，就是当年爱因斯坦留下的宇宙学常数（Cosmological constant，在数学中用希腊文“Λ”表示）。最初，爱因斯坦出于对静态宇宙的哲学信念，把这个常数加入他的方程之中，使其方程能得出静态宇宙的解。但在哈勃因观测到“哈勃红移”而得出宇宙正在膨胀的结果之后，爱因斯坦放弃了这个宇宙学常数，并认为这是他“一生中最大的错误”（他完全没有想到，这竟然很可能是“歪打正着”）。

    因为猜想宇宙是做减速膨胀的，科学家一度把宇宙学常数彻底“扔掉了”。但是，由于发现了宇宙正在加速膨胀，结果又将它捡了回来。并且，科学家理解这个宇宙学常数可能等价于真空零点能，亦或宇宙加速膨胀就是宇宙学常数和真空零点能共同作用的结果。

    宇宙在膨胀，那我们人类、地球、太阳会不会也跟着膨胀呢？事实上是不会的！

    因为在这些系统中，引力占据了主导作用。而且，如果我们的太阳系所有一切也都在膨胀，我们根本就不可能发现宇宙在膨胀了。

    那么我们如何来衡量暗能量的厉害程度呢？

    可能宇宙中原来就存在两种引力，即引力和斥力。而我们所说的万有引力，是这两种引力的合力而已，排斥力已经被抵消掉了。

    也就是说，宇宙中不存在天体的地方的物质密度太低了，使得斥力占了主导，使得整个宇宙在膨胀。并且，如果“暗能量”带来的排斥力大于引力，则宇宙就会加速膨胀。反之，宇宙则会减速膨胀。

    在其他“暗能量”的候选者中，依据量子力学的不确定性关系和广义相对论中的引力效应提出的“动力学标量场”，也被认为是“暗能量”基本理论的有效描述。

    此外，还有被称为“幽灵模型”和“精质模型”等。其中“幽灵模型”是对暗能量的极端预言，也被科学家称为“幻能量”。这个模型的研究认为，如果“暗能量”足够“厉害”，那么随着宇宙的膨胀，“暗能量”的占比也将越来越高，宇宙极有可能产生“大撕裂”（the Big Rip)，最终甚至连原子都将被撕碎。

    不过，大家不要担心。因为现在的观测数据表明，“暗能量”最可能的模型十分接近爱因斯坦预言的那个宇宙学常数。所以就目前来看，我们的宇宙不会大撕裂。而且退一万步而言，即使有大撕裂，也至少在500亿年之后……

    但要特别注意的是，这些不同的模型对于宇宙命运的预言是不一样的。

    现在，除了知道是“暗能量”促使宇宙加速膨胀，其他的都还知之甚少，只有等待科学家来解谜了。

    而与“暗能量”相关的反物质（Antimatter），又是怎么回事呢？

    我最欣赏的作家之一丹·布朗（《达·芬奇密码》的作者），在小说《天使与魔鬼》中，描写了一小撮极端主义者策划了一场阴谋，用一枚从欧洲核子研究中心偷来的“反物质弹”企图炸毁梵蒂冈。

    这与“暗能量”要是足够“厉害”，最终可能“撕裂”宇宙类似，当物质和反物质相互碰撞，则会造成巨大的爆炸，远比氢弹的威力大许多倍。

    在上个世纪初，物理学家发现了原子由一个致密的原子核（带正电荷）及若干围绕在其周围的电子（带负电荷）组成；而原子核则由质子（带正电荷）和中子（带电呈中性）组成。因此，当上个世纪30年代物理学家意识到，每一颗粒子都有一个孪生兄弟—— 一颗反粒子，但具有相反的电荷的时候，颇为令人震惊！

    第一个被发现的反粒子是反电子具有正电荷，称为正电子。正电子与电子的所有特质完全一样，除了携带相反的电荷。它最初是在云雾室中拍摄的宇宙射线照片里被发现，当被放置于一个强大的磁场中，正电子会转向普通电子相反的方向。

    长期以来，反物质一直是科学界内饱受关注的焦点，尽管《天使与魔鬼》书中的“反物质弹”还不存在，但物理学家已经使用强大的核粒子加速器，制造出极小量的反物质用于研究。

    在1955年，美国加州大学伯克利分校的粒子加速器贝韦特浪（bevatron），制造出了第一颗反质子。正如预期的那样，反质子除了具有负电荷，它与质子完全相同。

    这意味着，从理论上而言，我们也可以制造出反原子（由正电子围着反质子转动）、反元素、反化学、反人类，反地球、反太阳……甚至反宇宙都是可能的。 （中） 

    （作者系加拿大某国际财团风险管理资深顾问，科幻作家）