以下文章摘自戴夫·戈德堡的《後視鏡中的宇宙：隱藏的對稱性如何塑造現實》。達頓出版社，2013年。
通常，觀看科幻電影來增強你對科學的理解並不是一個好主意。 這樣做會給你留下一個非常扭曲的印象，包括深空中爆炸的聲音（它們不會發出聲音），超越光速是多麼容易（你不能），以及說英語、長相模糊類人但仍然性感的的外星人有多普遍（他們都結婚了）。但是，如果我們從《星球大戰》和《星際迷航》中學到了一個好教訓，那就是任何人都永遠不應該招惹反物質。
反物質不僅不比普通物質更奇特，而且在幾乎所有重要方面，它的外觀和行為都相同。 如果宇宙中的每個粒子都突然被其反物質版本取代，你甚至無法分辨出差異。 坦率地說，物理定律在對待物質和反物質的方式之間存在對稱性，但它們必須至少有一點點不同；你和你認識的每個人都是由物質而不是反物質組成的。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
我們喜歡認為事故不會發生，總有一些最終的原因可以解釋，例如，為什麼你不是站在一個充滿反物質人的房間裡。 為了理解為什麼會這樣，我們將深入過去。
起源故事很難講。並非所有事情都可以像被放射性蜘蛛咬傷、你的家園星球爆炸，甚至是透過復活死去的組織（你知道的，為了科學）那樣被簡潔地解釋。我們自己的起源故事很複雜，但是你會很高興知道，就像《綠巨人》一樣，我們最終也是暴露於伽馬輻射的結果。那是一個很長的故事。
根據我們在實驗室中看到的一切，你不應該存在。 這沒什麼個人的。 我也不應該存在，太陽、銀河系，或者（出於許多許多原因）《暮光之城》電影也不應該存在。 讓我換一種方式來說。
首先總結一下：你是由基本粒子組成的，這些粒子幾乎完全是空的空間，而那些不是空空間的微小部分也沒有那麼大的質量。短暫的能量只是讓它們看起來是這樣。粒子可以從完整的布料和能量中產生，並且同樣可以快速地被摧毀。你不僅遠遠大於你各部分的簡單總和；嚴格來說，你的各部分加起來只是一個在脈動、尖叫的能量相互作用的龍捲風中一小堆火柴棍。 Yippee-ki-yay！
能量可以用來從完整的布料中製造物質，但是作為副作用，也會產生反物質。我提到了反物質的作用，但沒有真正說明它是什麼。準備好感到失望吧！
每種型別的粒子都有一個反物質版本，其行為幾乎完全相同——例如，相同的質量——但具有相反的電荷。正電子的行為就像電子一樣，但具有正電荷而不是負電荷。反質子具有負電荷，與質子的正電荷相反，等等。
關於反物質最瘋狂的事情之一是，如果你足夠聰明——而且顯然只有英國物理學家 P.A.M.狄拉克足夠聰明——你實際上可以在反物質被發現之前就預測到它。 1928年，狄拉克推匯出了相對論量子力學的方程。 是的，這聽起來和它實際一樣困難。 透過研究這些方程式，他注意到缺少了一些解。 例如，他發現電子應該自然地從理論中冒出來，但具有相同質量和相反電荷的其他粒子也應該被允許存在。
狄拉克的方程式預測，對於每個像電子這樣的粒子，都會有一個反粒子。 起初，他沒有完全弄對。 他認為正電子是
具有負能量的電子 [在] 外場中的運動，就好像它帶有正電荷一樣。
狄拉克不太清楚他的方程式在說什麼。如果他最初的直覺反應是正確的，那麼你基本上可以透過產生正電子來產生幾乎無限的能量。 這相當於透過運營無限免息債務來運營業務。
但最終，狄拉克找到了真相：正電子只是電子的另一面。 換句話說，物質和當時尚未被發現的反物質之間似乎存在著深刻的對稱性。
粒子的反物質邪惡雙胞胎的現實是，儘管對立面可能會相互吸引，但粒子和反粒子採取這些衝動並不總是那麼好。 當電子和正電子彼此接觸時，由此產生的燃燒會完全湮滅它們，在此過程中，E = mc2 的魔力將它們的質量轉化為大量的能量。
我們選擇稱哪個粒子為“反粒子”，哪個粒子為“正常”粒子，這沒什麼特別的。 在一個完全由我們稱之為反物質組成的平行宇宙中，那些反物質人無疑會稱他們的原子是普通的，而我們會是反物質人。 這真的是這樣一種情況，即反物質人和我們都是對的。 這僅僅是一個語義問題。
這並不是說我們的宇宙中沒有反物質。反物質一直在太陽中產生，它在將氫聚變成氦的過程中會產生正電子作為副產品。 在離我們更近的地方，我們能夠在大型加速器中製造各種奇異的反粒子，例如法國和瑞士的大型強子對撞機。
為什麼物質和反物質之間存在差異？ 是什麼反應導致了一種比另一種的創造更多？ 畢竟，這是我們來自哪裡以及為什麼沒有反物質人的最終答案。
沒有人確切地弄清楚在宇宙早期時刻事情是如何發展的。 我們所知道的是，由於宇宙在非常接近開始的時候發生某種對稱性破壞，我們才得以存在。 早期宇宙中的條件非常熱——也許這與此有關。
你時不時會聽到加速器被描述為“重現大爆炸的條件”。這或多或少是正確的。宇宙在過去更熱，能量更高。 你想探索越接近大爆炸，它就越熱。 到目前為止，我們在粒子加速器中看到的一切都沒有絲毫產生淨物質而不是反物質的跡象。 目前的觀點是，物質-反物質之間的小的核算錯誤發生在非常非常早的時候，大約在大爆炸後的10-35秒，當時的溫度是太陽中心溫度的萬億倍以上。 僅此足以說明，我們無法在實驗室中產生這些能量。
即使在那些驚人的能量下，物質和反物質之間的不對稱性也非常小。對於產生的每一十億個反粒子，就有一個十億零一個粒子。 一個。 只有一個。 我們知道這一點，是因為目前宇宙中光子的數量大約是質子的十億倍。 當十億個反質子與十億個質子湮滅時，它們留下了我們今天觀察到的數十億個光子，儘管由於宇宙的膨脹而大大減弱。
最終，所有的反粒子都與幾乎所有的粒子湮滅了，留下了十億分之一的部分來製造我們現在看到的所有“東西”。 正如愛因斯坦所說
我過去常常想知道電子是如何變成負電荷的。 負-正——這些在物理學中是完全對稱的。 沒有任何理由偏愛其中一個。 那麼為什麼電子是負的呢？ 我想了很久，最後我所能想到的就是“它贏得了戰鬥！”
換句話說，你基本上是大爆炸後大約10-35秒的一個四捨五入的誤差。 這不會讓你覺得自己很重要，是嗎？
當然，這對反物質人來說也同樣令人沮喪。
摘自《後視鏡中的宇宙》© 2013 年，作者：戴夫·戈德堡。 由企鵝集團（美國）公司成員達頓出版社出版。經出版社許可摘錄。保留所有權利。