时间倒流的反宇宙可以解释暗物质和宇宙膨胀。

如果宇宙有一个双胞胎，并且在那个双胞胎上，时间倒流，那么科学家就可以解释暗物质。 （图片来源：马克·加利克/科学照片库/）

一个疯狂的新理论表明，在大爆炸之前，可能存在另一个“反宇宙”。

这个想法假设早期的宇宙很小、很热、很稠密——而且如此均匀，以至于时间看起来前后对称。

如果属实，新理论意味着暗物质并不那么神秘。它只是一种新的幽灵粒子，叫做中微子，只能存在于这种宇宙中。该理论暗示，在大爆炸后不久，将不需要一段“通货膨胀”迅速扩大年轻宇宙的规模。

如果是真的，那么未来寻找引力波或确认中微子质量的实验可以一劳永逸这个镜像反宇宙是否存在。

物理交互在大多数情况下都遵循这些对称性中的大部分，这意味着有时会出现违规行为。但是物理学家从未观察到同时违反所有三种对称性的组合。如果你把在自然界中观察到的每一个相互作用都翻转过来，得到镜像，然后及时向后运行，这些相互作用的行为完全一样。

保持对称

物理学家已经确定了自然界中的一组基本对称性。三个最重要的对称性是： 电荷（如果你将参与相互作用的所有粒子的电荷翻转到它们的相反电荷，你会得到相同的相互作用）；平价（如果您查看交互的镜像，您会得到相同的结果）；和时间（如果您在时间上向后运行交互，它看起来是一样的）。

这种基本对称性被命名为：CPT 对称性，用于电荷 (C)、奇偶性 (P) 和时间 (T)。

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在最近接受发表在《物理学年鉴》杂志上的一篇新论文中，科学家们提议扩展这种组合对称性。通常这种对称性只适用于相互作用——构成宇宙物理的力和场。但也许，如果这是一个非常重要的对称性，它适用于整个宇宙本身。换句话说，这个想法将这种对称性从仅适用于宇宙的“演员”（力和场）扩展到“舞台”本身，即宇宙的整个物理对象。

创造暗物质

我们生活在一个不断膨胀的宇宙中。这个宇宙充满了很多粒子，做着很多有趣的事情，而宇宙的演化也在时间向前推进。如果我们将 CPT 对称性的概念扩展到我们的整个宇宙，那么我们对宇宙的看法就不可能是全貌。

相反，必须有更多。为了在整个宇宙中保持 CPT 对称性，必须有一个镜像宇宙来平衡我们自己的。这个宇宙将有所有与我们相反的电荷，在镜子中被翻转，并在时间上倒退。我们的宇宙只是双胞胎中的一个。总之，这两个宇宙服从 CPT 对称性。

研究人员接下来询问这样一个宇宙的后果是什么。

他们发现了许多奇妙的东西。

一方面，一个尊重 CPT 的宇宙会自然膨胀并充满粒子，而不需要长期理论化的快速膨胀期，即暴胀。虽然有很多证据表明发生了像通货膨胀这样的事件，但该事件的理论图景却非常模糊。它是如此模糊，以至于有足够的空间来提出可行的替代方案。

其次，一个尊重 CPT 的宇宙会在混合物中添加一些额外的中微子。有三种已知的中微子风味：电子中微子、介子中微子和τ中微子。奇怪的是，所有这三种中微子风味都是左旋的（指的是其自旋相对于其运动的方向）。物理学中已知的所有其他粒子都有左旋和右旋两种，所以物理学家长期以来一直想知道是否还有额外的右旋中微子。

一个尊重 CPT 的宇宙将要求至少存在一种右旋中微子物种。这个物种在物理实验中基本上是不可见的，只会通过重力影响宇宙的其他部分。

但是一个充斥着宇宙并且只通过引力相互作用的隐形粒子听起来很像暗物质。

研究人员发现，遵守 CPT 对称性所施加的条件将使我们的宇宙充满右手中微子，足以解释暗物质。

此外，他们预测其中一种中微子应该是无质量的。目前，物理学家只能对中微子质量设定上限。如果物理学家能够最终测量中微子的质量，并且其中一个确实是无质量的，那将极大地支持 CPT 对称宇宙的想法。

最后，在这个模型中，通胀事件从未发生过。相反，宇宙自然而然地充满了粒子。物理学家认为，暴胀震动时空的程度如此之大，以至于它用引力波淹没了宇宙。许多实验都在寻找这些原始引力波。但在 CPT 对称宇宙中，不应该存在这样的波。因此，如果那些对原始引力波的搜索结果是空的，这可能是这个 CPT 镜像宇宙模型正确的线索。