宇宙在自转？

近一个世纪，我们关于宇宙的新发现可谓应接不暇：1920年代，美国天文学家哈勃发现遥远的星系正在彼此远离；1930年代，比利时天文学家勒梅特提出宇宙大爆炸理论，哈勃的发现顺理成章成了大爆炸理论的第一个重要证据；1960年代，美国天文学家彭齐斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸的余辉——微波背景辐射；1990年代，美国科学家皮尔马特等人又证明宇宙膨胀在加速…… 不过，大爆炸、大膨胀、膨胀加速……这一切也许还不是关于宇宙的全部事实，应该再加上一个大自转，才算圆满。 古怪的粒子“镜中像” 事情是由一条叫做“宇称守恒”的基本物理定律引起的。所谓“宇称”，粗略地说，可理解为“左右对称”，或者“物体和它在镜中的像对称”。这条定律说，一个物体或者物理过程跟它的镜像，除了涉及方向的一些物理量会左右颠倒外，其他性质应该保持不变。以旋转的陀螺为例，两个完全一模一样的陀螺，旋转速度也一样，唯一的区别是一个顺时针转，一个逆时针转，物理学家就说两只陀螺互为镜像。现在有两块完全相同的泥巴，也按对称的要求粘在两只陀螺上。假如一块泥巴被一只陀螺甩了出去，那么可以预见，另一块泥巴也将被另一只陀螺沿相反的方向甩出去。你总很难设想这样的结果吧：一块泥巴甩出去了，另一块却还粘在上面。假如出现这种事情，物理学上就说宇称守恒被破坏了。自然过程中宇称为什么要守恒呢？道理似乎很简单：一个旋转的物体我们从上往下看是顺时针转的，但要是换个角度，从下往上看就变成逆时针转的了，或者左右也一样。而所谓的“上下”、“左右”是我们自己规定的，至于宇宙自身，那可没上下左右之分。宇称守恒意味着，在宇宙中没有特殊的方向，一切方向都是平等的。可是，我们从日常生活中得来的这个经验到了微观世界里，就变得不可靠了。科学家竟然发现宇称可以不守恒！首先“蔑视”这条定律的证据来自生物学。生物学家发现蛋白质以及氨基酸分子在空间上都是有结构的。但奇怪的是，分子组成完全相同，只是在结构上旋转方向不同的蛋白质分子参加化学反应的时候，竟然表现得很不相同；而且在地球上，组成生命的氨基酸分子都是以左旋的形式存在的。至于生命为什么偏爱左旋，这至今还是一个谜。其次来自粒子物理学。1956年圣诞节假期，由吴健雄领导的一群美国物理学家正在研究自旋的钴-60原子核的β衰变（放射性元素发射电子或者正电子的衰变叫β衰变）。假如宇称守恒，原子核在沿着自旋的方向和逆着自旋的方向发射电子的概率应该是完全一样的，但实验结果却表明，概率并不相同，70%的电子朝着与自旋相反的方向射出。主宰β衰变的是四种基本作用力中的一种——弱核力，所以我们可以得出结论，在有弱核力参与的时候，宇称守恒就被破坏掉了。 宇宙有个与生俱来的自转轴如果在微观尺度上宇称不守恒，那么在宏观尺度上，乃至在宇宙这个尺度上，宇称会不会也不守恒呢？这是美国天文学家龙格多年来一直思考的问题。 2007年，他开始钻研北半天空近百万个星系的资料。他设法找出那些旋臂清晰的旋涡星系，因为这些星系的自转方向比较容易判断。你可以预期星系在形成之初自转的朝向是任意的，实际情况也确乎如此。从多数角度观察，在北半天空的大部分区域，顺时针或者逆时针自转的星系几乎各占一半。但假如沿着与银河系自转轴成10度的方向观察，龙格却发现顺时针转的星系比逆时针转的要多！南半天空的星系则倒过来，沿着同样的角度（即也是与银河系自转轴成10度的方向，但已经调转了180度）观察，逆时针自转的星系要明显比顺时针自转的星系多。