理論之一是,在大爆炸產生了我們所在的以物質為主的宇宙時,也同時產生了一個對應的以反物質為主的反宇宙。這個理論基本上是無法驗證的,因為宇宙和反宇宙是不聯通的。如果一定要找到某種聯通的途徑,隻能是通過更高維的空間(我們生活在三維空間中)或玄之又玄的所謂“蟲洞”。這些東西實在有點太過玄妙,在這裏不談也罷。
另一個理論認為可能存在與物質的星雲、星係等等相對應的反物質的星雲、星係,它們共存於同一個宇宙中,由於相隔遙遠,所以不會撞到一起而湮滅。如果真是那樣,一些來自“反世界”的反原子核就有可能飛到地球來。這些反原子核一旦與大氣層遭遇就會湮滅,所以要想探測到它們,隻可能在大氣層的邊緣或之外。斯穆特(g.f.smoot iii,1945—,獲2006年諾貝爾物理獎)和他的同事們曾經用巨型氣球把探測反原子核的實驗裝置升到大氣層的邊緣,經過幾年的持續觀測,他們隻測到了一次像是反氧原子核的實例。在運用複雜的統計方法進行分析之後,他們得出這個觀測結果的可信度為75%。可惜由於這隻是一個再也沒能被重複的孤立事件,斯穆特等人無法據此達成任何定論。
按照計劃,明年2月27日美國的奮進號航天飛機將把由著名華裔物理學家丁肇中(1936—,獲1976年諾貝爾物理獎)主導研製的阿爾法磁譜儀(ams-02)送到國際空間站。阿爾法磁譜儀的建造花了15億美元,曆時16年。它的兩個主要目的之一就是探測反粒子(另一個是探測暗物質)。阿爾法磁譜儀比斯穆特的裝置不知要先進多少倍。而對探測反粒子來說,空間站的環境比大氣層的邊緣又要理想很多倍。這兩項因素加在一起,使物理學家們對它抱有很大期望。
對於反物質,目前比較通行的理論(嚴格說隻能算是一種看法)認為,宇宙生成時物質和反物質確實是對稱的,但由於我們目前還不知道的機製,在宇宙發展的過程中,反物質統統消失了,隻剩下了物質。歐洲核子研究組織的大型強子對撞器(簡稱lhc)專門設計了一個裝置lhcb(lhc的四個探測器之一),希望在不久的將來能解答有關反物質的這個關鍵問題:在宇宙生成之初,反物質與物質是否真的有足夠的不同,而讓物質在某個時間開始贏得了主導權並形成我們今天看到的宇宙。lhc是集20餘國之力、耗時10多年、投資超過100億美元建造起來的世界上最大的粒子加速器,可以說是有史以來最龐大、最複雜的超級實驗裝置。它的主加速環就有將近27公裏長,開動時,其耗電量相當於一座中等規模的城市。lhc在2008年開始運轉,於2013年達到最高設計能量。到那時,兩束被加速到百分之99.9999991光速的質子將迎頭對撞,在瞬間產生出巨大的能量和極高的溫度,使人們能看到相當於宇宙處於最初(即大爆炸開始後)兩百萬億分之一秒(5x10-15秒)時的狀態。如果那時觀察到物質與反物質是對稱的,並且追蹤到其後物質如何“戰勝”反物質,物質-反物質之謎就能被徹底解開了。相反,如果觀察到物質與反物質是不對稱的,那就有兩種可能:其一是物質與反物質處於對稱狀態的時間比兩百萬億分之一秒更早,這就需要造更大的粒子加速器來驗證。其二是目前的大爆炸宇宙論有缺陷,需要物理學家們來進一步完善它(當然,也沒準得徹底推倒重來)。