反物質(zhì)世界的空間觀念

王慶華

反物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，最早可追溯到70年以前，美國物理學(xué)家安德遜首次在實驗室中發(fā)現(xiàn)了正電子。這一反粒子的發(fā)現(xiàn)，轟動了當(dāng)時的科學(xué)界。隨后，反物質(zhì)家族中的其他成員如反質(zhì)子、反中子也相繼被發(fā)現(xiàn)。從那以后，尋找反物質(zhì)的科學(xué)研究就一直沒有停止過。

大家知道，質(zhì)子和中子組成了原子核，加上核外電子就構(gòu)成了原子，原子構(gòu)成分子，再由分子組成形形色色的物質(zhì)世界。那么，能否由反中子、反質(zhì)子和正電子組成反原子，再由反原子構(gòu)成反分子，從而進一步構(gòu)成同樣復(fù)雜的反物質(zhì)世界呢?

諾貝爾獎的獲得者、英國物理學(xué)家保羅·拉迪克認(rèn)為，每種基本粒子都可能具有對應(yīng)的鏡像體，而反粒子也具有相反的電荷和磁極。由此可知，反物質(zhì)世界可能同我們的物質(zhì)世界一樣，是一個形形色色的大千世界。但這又是兩個水火不相容的世界，物質(zhì)與反物質(zhì)相遇時將發(fā)生爆炸而湮滅，化為巨大的能量。

那么，反物質(zhì)世界存在于何處呢?

經(jīng)過幾十年的探索，反物質(zhì)的蹤跡始終難覓，科學(xué)家們也只是在實驗室中觀察到稍縱即逝的反粒子，并沒有發(fā)現(xiàn)反原子或反分子等更大的物質(zhì)。

在尋找反物質(zhì)的過程中，是不是我們的方法或觀念還存在偏差呢?我認(rèn)為問題可能就在這兒。我們應(yīng)該對自己的空間觀念做一下調(diào)整，因為我們的空間觀念是在物質(zhì)的三維空間里形成的。

空間是有其物質(zhì)屬性的，換句話說，空間是物質(zhì)的一種存在形式。而與物質(zhì)水火不相容的反物質(zhì)，其存在的空間形式必然與我們熟悉的物質(zhì)世界截然相反。

在物質(zhì)世界里，我們所感知到的“大”或“小”的空間概念，是由存在于空間的矢量的性質(zhì)相互決定的。如原子比電子大、分子比原子大、地球比月球大等等，這在我們的感官中是自然而然的。而在反物質(zhì)世界里，其空間矢方向與物質(zhì)世界相反，因此那里空間概念也應(yīng)該是相反的。我們應(yīng)該用新的空間概念來尋找和觀察反物質(zhì)世界。

反物質(zhì)世界的空間矢方向反向彎曲，便給出了相反的空間定義：反物質(zhì)的質(zhì)量越大，則體積越小。也就是說，由反中子、反質(zhì)子和正電子組成反原子，由反原子組成反分子，再由反分子組成反物質(zhì)團塊，會一步步循入更小的空間之中。

這可用數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)來說明：

在第一象限內(nèi)的任意一點，其絕對值(質(zhì)量)愈大，則值(體積)愈大；而在第三象限內(nèi)的任意一點，其絕對值(質(zhì)量)愈大，則值(體積)愈小。在這里，一、三象限分別代表物質(zhì)區(qū)域和反物質(zhì)區(qū)域，而坐標(biāo)點，則可看做是物質(zhì)與反物質(zhì)之間的“空間閥”，是它們不可逾越的“閥門”。

必須指出的是，以上敘述中使用的“大”或“小”的概念，只是表達上的方便，我們不可用慣常的空間觀念來理解它。反物質(zhì)并非是隨質(zhì)量的增大而一步步縮至無窮小，它只是進入了另一個多維空間，一個完全不同于我們物質(zhì)世界的空間。在這個空間的命名上，我們可暫將其稱為“反物質(zhì)空間”或“反三維空間”。在這個空間中，反物質(zhì)同樣會組成千姿百態(tài)的大千世界，甚至與我們的物質(zhì)世界毫厘不差。它與我們的物質(zhì)世界并存于平行的宇宙之中。

這樣，我們就可以認(rèn)為反物質(zhì)就在我們周圍，和物質(zhì)一樣無處不在，但其存在的空間卻是我們無法涉足的區(qū)域。

建立反物質(zhì)世界的空間觀念，對完善物質(zhì)與反物質(zhì)之間對立統(tǒng)一的觀點大有幫助，同時也為合理解釋物理理論中諸多“說不清的問題”提供了可能性。

首先，宇宙大爆炸學(xué)說認(rèn)為，宇宙在大爆炸前是一個很小的點。關(guān)于這個“點”，著名物理學(xué)家霍金形象地稱其為“小如一粒豌豆”。對此，僅用物質(zhì)的空間觀念是很難理解的：巨大質(zhì)量都到哪里去了?而結(jié)合反物質(zhì)的空間觀念則可解釋：在足夠大的宇宙收縮力的作用下，正、反物質(zhì)空間相互包容，聚于一個點，大爆炸前的這個點是沒有時空的。但這只是極短的一瞬間，而后正反物質(zhì)相互湮滅而化為巨大的能量，這就是宇宙大爆炸的動力。此后隨著冷卻，能量還原為物質(zhì)與反物質(zhì)，并形成各自的存在空間。

很早以前，人們就曾意識到，除了我們生活的空間以外，可能還有另外的多維空間或平行空間，但對它們的本質(zhì)或存在形式卻一無所知。反物質(zhì)空間觀念的形成，使多維空間問題初露端倪。首先在我們直觀上，反物質(zhì)是隨質(zhì)量的增大而體積縮小的；但從另一個科學(xué)的角度去看，反物質(zhì)并不是隨質(zhì)量的增大而無限縮小，而是進入了另一個無限的空間，也就是“小至極則大”。這也符合中國古代“重陰必陽，重陽必陰”的哲學(xué)思想。

天文學(xué)研究表明，宇宙中有90％以上的物質(zhì)是我們無法觀測到的，科學(xué)家稱它們?yōu)椤鞍滴镔|(zhì)”。暗物質(zhì)到底是什么?它們到底在哪兒?這也是當(dāng)前科學(xué)界的未解之謎。反物質(zhì)空間觀念的建立，對于理解和尋找暗物質(zhì)，將是一個有益的啟示。從物質(zhì)不同的存在方式、不同的空間形態(tài)方面去探索，是找尋暗物質(zhì)的有效途徑。從某種意義上講，反物質(zhì)也可歸于暗物質(zhì)的范疇之內(nèi)。

對于頻繁出現(xiàn)的不明飛行物，可以這樣認(rèn)為：反物質(zhì)世界的智慧生物掌握了穿越“空間閥”的技術(shù)，它們能自由地往來于正、反物質(zhì)空間之間，而且無論到物質(zhì)世界的任何一個地方，都具有“瞬時性”。這就能說明某些飛行物的瞬間消失現(xiàn)象。但是，來自反物質(zhì)世界的飛行物一旦失事，其正反物質(zhì)隔離機制就會遭到破壞，將發(fā)生巨大的爆炸現(xiàn)象。諸如神秘的通古斯大爆炸，許多科學(xué)家認(rèn)為其爆炸原因就是反物質(zhì)。

反物質(zhì)這一神秘事物越來越受到人們的關(guān)注和研究，建立正確的反物質(zhì)世界的空間觀念是打開這一科學(xué)寶庫的鑰匙。必須指出的是，廣義的物質(zhì)應(yīng)該包括物質(zhì)與反物質(zhì)，它們只是物質(zhì)的不同存在形式。反物質(zhì)有其自身的客觀規(guī)律，絕非江湖術(shù)士所詭稱的是什么“神靈”存在的世界。在對反物質(zhì)的研究過程中，是否堅持唯物主義，是科學(xué)與偽科學(xué)的分水嶺。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，將會解開無數(shù)的自然之謎，反物質(zhì)終究會被我們掌握和利用，使之造福于人類。