反物质世界的空间观念

王庆华

反物质的发现，最早可追溯到70年以前，美国物理学家安德逊首次在实验室中发现了正电子。这一反粒子的发现，轰动了当时的科学界。随后，反物质家族中的其他成员如反质子、反中子也相继被发现。从那以后，寻找反物质的科学研究就一直没有停止过。

大家知道，质子和中子组成了原子核，加上核外电子就构成了原子，原子构成分子，再由分子组成形形色色的物质世界。那么，能否由反中子、反质子和正电子组成反原子，再由反原子构成反分子，从而进一步构成同样复杂的反物质世界呢?

诺贝尔奖的获得者、英国物理学家保罗·拉迪克认为，每种基本粒子都可能具有对应的镜像体，而反粒子也具有相反的电荷和磁极。由此可知，反物质世界可能同我们的物质世界一样，是一个形形色色的大千世界。但这又是两个水火不相容的世界，物质与反物质相遇时将发生爆炸而湮灭，化为巨大的能量。

那么，反物质世界存在于何处呢?

经过几十年的探索，反物质的踪迹始终难觅，科学家们也只是在实验室中观察到稍纵即逝的反粒子，并没有发现反原子或反分子等更大的物质。

在寻找反物质的过程中，是不是我们的方法或观念还存在偏差呢?我认为问题可能就在这儿。我们应该对自己的空间观念做一下调整，因为我们的空间观念是在物质的三维空间里形成的。

空间是有其物质属性的，换句话说，空间是物质的一种存在形式。而与物质水火不相容的反物质，其存在的空间形式必然与我们熟悉的物质世界截然相反。

在物质世界里，我们所感知到的“大”或“小”的空间概念，是由存在于空间的矢量的性质相互决定的。如原子比电子大、分子比原子大、地球比月球大等等，这在我们的感官中是自然而然的。而在反物质世界里，其空间矢方向与物质世界相反，因此那里空间概念也应该是相反的。我们应该用新的空间概念来寻找和观察反物质世界。

反物质世界的空间矢方向反向弯曲，便给出了相反的空间定义：反物质的质量越大，则体积越小。也就是说，由反中子、反质子和正电子组成反原子，由反原子组成反分子，再由反分子组成反物质团块，会一步步循入更小的空间之中。

这可用数学中的坐标来说明：

在第一象限内的任意一点，其绝对值(质量)愈大，则值(体积)愈大；而在第三象限内的任意一点，其绝对值(质量)愈大，则值(体积)愈小。在这里，一、三象限分别代表物质区域和反物质区域，而坐标点，则可看做是物质与反物质之间的“空间阀”，是它们不可逾越的“阀门”。

必须指出的是，以上叙述中使用的“大”或“小”的概念，只是表达上的方便，我们不可用惯常的空间观念来理解它。反物质并非是随质量的增大而一步步缩至无穷小，它只是进入了另一个多维空间，一个完全不同于我们物质世界的空间。在这个空间的命名上，我们可暂将其称为“反物质空间”或“反三维空间”。在这个空间中，反物质同样会组成千姿百态的大千世界，甚至与我们的物质世界毫厘不差。它与我们的物质世界并存于平行的宇宙之中。

这样，我们就可以认为反物质就在我们周围，和物质一样无处不在，但其存在的空间却是我们无法涉足的区域。

建立反物质世界的空间观念，对完善物质与反物质之间对立统一的观点大有帮助，同时也为合理解释物理理论中诸多“说不清的问题”提供了可能性。

首先，宇宙大爆炸学说认为，宇宙在大爆炸前是一个很小的点。关于这个“点”，著名物理学家霍金形象地称其为“小如一粒豌豆”。对此，仅用物质的空间观念是很难理解的：巨大质量都到哪里去了?而结合反物质的空间观念则可解释：在足够大的宇宙收缩力的作用下，正、反物质空间相互包容，聚于一个点，大爆炸前的这个点是没有时空的。但这只是极短的一瞬间，而后正反物质相互湮灭而化为巨大的能量，这就是宇宙大爆炸的动力。此后随着冷却，能量还原为物质与反物质，并形成各自的存在空间。

很早以前，人们就曾意识到，除了我们生活的空间以外，可能还有另外的多维空间或平行空间，但对它们的本质或存在形式却一无所知。反物质空间观念的形成，使多维空间问题初露端倪。首先在我们直观上，反物质是随质量的增大而体积缩小的；但从另一个科学的角度去看，反物质并不是随质量的增大而无限缩小，而是进入了另一个无限的空间，也就是“小至极则大”。这也符合中国古代“重阴必阳，重阳必阴”的哲学思想。

天文学研究表明，宇宙中有90％以上的物质是我们无法观测到的，科学家称它们为“暗物质”。暗物质到底是什么?它们到底在哪儿?这也是当前科学界的未解之谜。反物质空间观念的建立，对于理解和寻找暗物质，将是一个有益的启示。从物质不同的存在方式、不同的空间形态方面去探索，是找寻暗物质的有效途径。从某种意义上讲，反物质也可归于暗物质的范畴之内。

对于频繁出现的不明飞行物，可以这样认为：反物质世界的智慧生物掌握了穿越“空间阀”的技术，它们能自由地往来于正、反物质空间之间，而且无论到物质世界的任何一个地方，都具有“瞬时性”。这就能说明某些飞行物的瞬间消失现象。但是，来自反物质世界的飞行物一旦失事，其正反物质隔离机制就会遭到破坏，将发生巨大的爆炸现象。诸如神秘的通古斯大爆炸，许多科学家认为其爆炸原因就是反物质。

反物质这一神秘事物越来越受到人们的关注和研究，建立正确的反物质世界的空间观念是打开这一科学宝库的钥匙。必须指出的是，广义的物质应该包括物质与反物质，它们只是物质的不同存在形式。反物质有其自身的客观规律，绝非江湖术士所诡称的是什么“神灵”存在的世界。在对反物质的研究过程中，是否坚持唯物主义，是科学与伪科学的分水岭。随着科学的不断发展，将会解开无数的自然之谜，反物质终究会被我们掌握和利用，使之造福于人类。