如何建造出一个宇宙
当前的理论认为，我们的宇宙是从大约138亿年前的一场大爆炸中诞生出来的。然而，该理论还认为，大爆炸应该会产生等量的物质和反物质，它们会彼此湮灭，最终剩下的只是些能量。如果真是这样的话，那么我们今天所看到的宇宙应该是黑暗的、空旷的、安静的。没有恒星、行星、生命，有的只是能量，以及一些简单的粒子，并且所有这些随着宇宙的膨胀不断地扩散。
事实上，宇宙却是繁星遍布，甚至诞生出了如我们这样的智慧生命。那么，是什么把我们从物质和反物质的湮灭之中拯救出来了？
20世纪60年代，苏联物理学家安德烈·萨哈罗夫提出了三个条件，只要它们都成立，就可以建造出一个像今天这样的宇宙。
下面，我们就具体来谈谈。
只朝一个方向
在粒子物理学中，任何一个粒子反应过程，都可以逆转运行。比如，一对光子可以合并，变成一对粒子和反粒子。反过来也很容易发生：粒子和反粒子合并，产生出一对光子。事实上，我们四周的空间中就有这种过程，而且是周而复始地发生，尽管过程中的粒子和反粒子是一种虚粒子，不能直接检测到，但可间接检测到。
早期的宇宙是高温高密的，可能很容易地陷入一个粒子和反粒子对不断创造和销毁的循环之中。没有东西暂停这种循环，那么粒子就没工夫去演变为我们今天所看到的宇宙结构。萨哈罗夫提出的一个条件是，在早期宇宙中，产生粒子和反粒子的反应速率，大于它的逆反应（即粒子和反粒子湮灭）的速率。
许多物理学家认为，宇宙的膨胀和冷却会促使物质与反物质湮灭的几率变小，于是循环被打破了，最终物质得以“析出”。这有点像一杯过饱和的糖茶在降温之后，杯子底部会出现糖晶体一样。其他的物理学家认为，早期宇宙中，希格斯场——一种能让粒子获得质量的场——可能分布不均，导致物质和反物质空间分布的不均，一些就彼此隔离开来。究竟是哪一种情况，仍需进一步的研究。
彼此能转换
宇宙大爆炸发生时，物质和反物质似乎总是等量诞生出来，它们会彼此完全湮灭掉。要想留下一批物质，而不是全部被湮灭，那么就需要一个机制，使得诞生出的物质和反物质不是等量的。于是，萨哈罗夫提出，必须有某种过程，能将反物质转化为物质，反之亦然。这就是他提出的第二个条件的本质内容。
物理学家提出了许多可能的过程。比如，一个反质子衰变为一个电子和两个光子，这样反粒子（反质子）就转化为粒子（电子）了。尽管现在还没有任何线索，但物理学家仍然努力在实验中寻找物质和反物质能彼此转化的过程。
有所偏袒
物理学家估计，宇宙在大爆炸之后创造出的物质比反物质多了约一百亿分之一，但留下的物质仍很充足，最终构建出了今天宇宙的模样。那么，为何产生的物质比反物质更多呢？萨哈罗夫的最后一个条件则是说，转化出物质的过程，比转化出反物质的过程更容易。也就是说，宇宙偏袒物质。
这种差距主要体现在一类叫做重子的粒子身上。重子指的是质子、中子等由夸克构成的粒子。而天文学的观测表明，早期宇宙中的重子数量比反重子略多一点点。
这个细微的差别仍无法用当前的物理学理论来解释。虽然粒子和它的反粒子伙伴之间，存在着一些细微的行为差异，但这些差异仍然符合当前的理论，而且，它还不足以解释宇宙早期的重子与反重子之间的数量差。
现在，欧洲核子研究中心（CERN）正在进行实验，尤其是借助那里的大型强子对撞机，来寻找有关萨哈罗夫的三个条件成立的证据。宇宙的诞生过程，可能永远会存在着一些谜团，但科学家们会继续探寻下去。
联系客服
