科學驗證平行時空 平行宇宙真實存在

四海網：近日，據《新科學家》雜志報道，美國田納西州橡樹嶺國家實驗室（橡樹嶺是人類歷史上第一枚原子彈的誕生之地）的物理學家利婭·布魯薩爾（LeahBroussard）和她的團隊，試圖在實驗室里檢測鏡像平行宇宙是否存在，來解決在中子衰變研究領域已經存在了40年的一個難題。

用科幻設定來解決科學問題，這究竟是怎么一回事？

　　何謂鏡像平行宇宙

其實，所謂科幻設定，本就是用來科學發現。比如鏡像平行宇宙，實際上涉及兩個基礎量子物理學概念，宇稱（鏡像對稱），以及概率解釋延伸出來的“平行時空”。

在我們生活里，可以看到很多簡單鏡像，也就是左右對稱的圖形。在經典物理學領域，左右方向也是完全一致的，鏡子里的世界跟鏡子外的世界都可以完美地存在。但在量子力學領域里，這種對稱性被楊振寧和李政道發現的“宇稱不守恒”打破了，從而揭開了當時著名的“-之謎”，即在弱作用力（四種基礎作用力之一）參與的核反應過程中，宇稱是不守恒的。

不僅如此，楊、李還設計出了實驗來證明這種不守恒導致的效應，華人科學家吳健雄女士很快做出了其中一個實驗，從而證明楊、李的理論是對的，推翻了長期以來默認的“宇稱守恒”，震驚了物理學界——在量子力學里，鏡子里面的世界，跟鏡子外面的世界，竟然是不一樣的。

至于平行宇宙，科幻迷已經很熟悉了。在量子的概率波解釋里，關在箱子里那只可憐的“薛定諤的貓”，在被觀測之前，既是死的，也是活的，是兩種狀態的疊加態。在被觀測之后，它被理解變成只有一種狀態，要么是死的，要么是活的。

那么，另一種狀態哪里去了？有一種解釋認為，另一種狀態依然存在，是我們的宇宙發生了分裂，在平行時空里，那只貓變成了另一種狀態。

量子世界的這種變化和解釋，跟我們生活經驗、經典物理是完全不一致的。對于這種“平行宇宙”解釋，同意者無法證實，反對者也無法證偽。看看，我們熟悉的科幻假定，竟然來自科學家最初的異想天開。

中子衰變難題，逼出“鏡像平行宇宙實驗”

報道中的主角布魯薩爾在著名的橡樹嶺國家實驗室研究中子物理。中子，就是幾乎所有原子核里都存在的那種不帶電的粒子。在原子核里，它性質很穩定，可以長期存在。雖然有時也不老實，會發生衰變，從中子變成質子，順便扔出一個電子和一個中微子。

可中子一旦獲得了自由，它們立即進入衰老期，發生衰變，每過大約15分鐘就會損失一半（這個時間叫做“半衰期”）。

問題就出在對自由中子“大約15分鐘”的精確測量里。中子物理學家們有兩種方法來測量它，一種方法是將它們隔離在一個“瓶子陷阱”中，讓它安靜地待著，自由衰變，過一定時間后再數一數剩余的數量；另一種方法是從核反應堆里取出一束奔跑的中子，在奔跑路線上設卡計數，數中子衰變之后產生的質子數。可這兩種方式得到的半衰期結果總是大同小異——前者為14分39秒，后者為14分48秒。也就是說，大約900秒的時間，兩個結果差了9秒鐘。

40年來，中子物理學家們絞盡腦汁想弄清楚，究竟是哪里出了問題。

面對這個按照嚴謹的科學邏輯都無法圓上的“情節”，布魯薩爾和同事們被迫祭出了科幻作家常用的法寶：平行時空，而且是鏡像的。

這個解釋就是，可能真的存在鏡像平行宇宙，在奔跑的中子束里有1%的中子，擁有穿越到鏡像平行宇宙的能力，它們也發生了衰變，只是不是在我們這個宇宙發生的，那些衰變出來的質子就丟了，觀測結果就“顯得”半衰期長了一些。

　　實驗尚未展開，結果并不樂觀

怎么證明“中子穿越到了鏡像平行宇宙”呢？布魯薩爾的實驗設計看起來有些“異想天開”：她設想的是讓中子重新穿越回來。為此，要設置一堵厚墻，這堵墻是我們這個宇宙里的中子無論如何也無法穿透的。

可按照“鏡像平行宇宙”假設，那一束奔跑的中子束里，有些中子無需陷在墻里，在其他中子迎頭撞墻，陷落在墻里的時候，它們到另一個宇宙去逛了一圈，相當于繞過了墻，然后穿越回來，出現在了墻后面。

所以，科學家的想法是在墻后設置探測裝置，抓住這些利用鏡像平行宇宙成功翻墻的“狡猾”中子。這樣一來，兩種測量中子半衰期的實驗就能獲得一致結果了。

不過目前來說，做出任何評價都還為時過早。因為這個實驗設想雖然完成了，何時開展還需待另一個前期實驗的結果分析。而主持那個實驗、還在分析數據的科學家說：“盡管得到任何成果的可能性都很小，但這是一次簡單且不昂貴的實驗，如果一場物理學革命中可能會產生好的結果，那么我們必須嘗試。”

也就是說，中子物理學家們對這個問題已探索了40年，結果絕望地發現似乎在我們這個宇宙里根本找不到答案，所以，那些帶有科幻色彩的想法就進入到了科學家們的視野。又因為“簡單且不昂貴”，這樣腦洞大開的設想才可能被付諸實施。

　如何理解科學家檢驗“科幻設定”

實際上，這個事也可以幫我們理解，科學里面的理論解釋和實驗驗證之間的關系。在現代科學里，科學實驗是為了檢驗（證實或者證偽）某種科學理論猜想。也就是說，任何科學實驗在執行之前，都必須要有足夠的依據說明，它才是有價值的。

像這樣的鏡像平行時空的假設，從理論上而言，是并不太靠譜的，但是這個實驗設計有一個好處，就是其成本非常低，技術都是現成的，所以這個實驗才得以順利地進入到實施階段。

另一個啟發是，科學實驗設計的結論必須是開放的，任何一位科學家都必須要接受科學實驗所給出的任何可能的結果：證實或者證偽。如果這個實驗在“不可能穿透的墻”后面真的探測到了中子信號，那么，想必物理學家們會大吃一驚，會有更多的同類實驗進行檢驗，也會有大批理論學者們對平行時空假設進行熱烈的探討，掀起一場物理學新革命。

當然還有一種可能性，也就是連設計者都認為的，就是這個實驗并未探測到任何中子信號。也就是說，至少這個實驗會降低“鏡像平行時空”這個假設存在的可能性——以后的科幻作家用起這個概念也會更謹慎吧？

當然，這種雙重可能性恰恰是科學實驗最具魅力的地方。未來的答案究竟在什么方向？連最前沿的物理學家也不知道，所以，人們歡迎哪怕是最神奇的想法。

當然，“誰主張誰舉證”，提出想法的人必須像這位科學家一樣，提出最好比較、成本較低的檢驗方案。但也必須承認，最終答案在哪里，我們依然不知道。也可能多年后，人們回頭發現，即便是現在科學家們最狂野的想象，也顯得過于保守了。