反物質世界的空間觀念

王慶華

反物質的發現，最早可追溯到70年以前，美國物理學家安德遜首次在實驗室中發現了正電子。這一反粒子的發現，轟動了當時的科學界。隨后，反物質家族中的其他成員如反質子、反中子也相繼被發現。從那以后，尋找反物質的科學研究就一直沒有停止過。

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

諾貝爾獎的獲得者、英國物理學家保羅·拉迪克認為，每種基本粒子都可能具有對應的鏡像體，而反粒子也具有相反的電荷和磁極。由此可知，反物質世界可能同我們的物質世界一樣，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，物質與反物質相遇時將發生爆炸而湮滅，化為巨大的能量。

那么，反物質世界存在于何處呢?

經過幾十年的探索，反物質的蹤跡始終難覓，科學家們也只是在實驗室中觀察到稍縱即逝的反粒子，并沒有發現反原子或反分子等更大的物質。

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

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

在物質世界里，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。而在反物質世界里，其空間矢方向與物質世界相反，因此那里空間概念也應該是相反的。我們應該用新的空間概念來尋找和觀察反物質世界。

反物質世界的空間矢方向反向彎曲，便給出了相反的空間定義：反物質的質量越大，則體積越小。也就是說，由反中子、反質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團塊，會一步步循入更小的空間之中。

這可用數學中的坐標來說明：

在第一象限內的任意一點，其絕對值(質量)愈大，則值(體積)愈大；而在第三象限內的任意一點，其絕對值(質量)愈大，則值(體積)愈小。在這里，一、三象限分別代表物質區域和反物質區域，而坐標點，則可看做是物質與反物質之間的“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。反物質并非是隨質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“反物質空間”或“反三維空間”。在這個空間中，反物質同樣會組成千姿百態的大千世界，甚至與我們的物質世界毫厘不差。它與我們的物質世界并存于平行的宇宙之中。

這樣，我們就可以認為反物質就在我們周圍，和物質一樣無處不在，但其存在的空間卻是我們無法涉足的區域。

建立反物質世界的空間觀念，對完善物質與反物質之間對立統一的觀點大有幫助，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，宇宙大爆炸學說認為，宇宙在大爆炸前是一個很小的點。關于這個“點”，著名物理學家霍金形象地稱其為“小如一粒豌豆”。對此，僅用物質的空間觀念是很難理解的：巨大質量都到哪里去了?而結合反物質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，能量還原為物質與反物質，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，但對它們的本質或存在形式卻一無所知。反物質空間觀念的形成，使多維空間問題初露端倪。首先在我們直觀上，反物質是隨質量的增大而體積縮小的；但從另一個科學的角度去看，反物質并不是隨質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”的哲學思想。

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

對于頻繁出現的不明飛行物，可以這樣認為：反物質世界的智慧生物掌握了穿越“空間閥”的技術，它們能自由地往來于正、反物質空間之間，而且無論到物質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象。但是，來自反物質世界的飛行物一旦失事，其正反物質隔離機制就會遭到破壞，將發生巨大的爆炸現象。諸如神秘的通古斯大爆炸，許多科學家認為其爆炸原因就是反物質。

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