第五章 基本粒子和自然的力
反粒子来置换粒子,取镜像和时间反演,则宇宙的行为必须是一样的。克罗宁和费兹指出,如果仅仅用反粒子来取代粒子,并且采用镜像,但不反演时间方向,则宇宙的行为于保持不变。所以,物理学定律在时间方向颠倒的情况下必须改变——它们不服从T对称。早期宇宙肯定是不服从T对称的:当时间往前走时,宇宙膨胀;如果它往后退,则宇宙收缩。而且,由于存在着不服从T对称的力,因此当宇宙膨胀时,相对于将电子变成反夸克,这些力更容易将反电子变成夸克。然后,当宇宙膨胀并冷却下来,反夸克就和夸克湮灭,但由于已有的夸克比反夸克多,少量过剩的夸克就留下来。正是它们构成我们今天看到的物质,由这些物质构成了我们自己。这样,我们自身之存在可认为是大统一理论的证实,哪怕仅仅是定性的而已;但此预言的不确定性到了这种程度,以至于我们不能知道在湮灭之后余下的夸克数目,甚至不知是夸克还是反夸克余下。(然而,如果是反夸克多余留下,我们可以简单地称反夸克为夸克,夸克为反夸克。)大统一理论并不包括引力。这关系不大,因为引力是如此之弱,以至于我们处理基本粒子或原子问题时,通常可以忽略它的效应。然而,它的作用既是长程的,又总是吸引的,表明它的所有效应是迭加的。所以,对于足够大量的物质粒子,引力会比其他所有的力都更重要。这就是为什么正是引力决定了宇宙的演化的缘故。甚至对于恒星大小的物体,引力的吸引会超过所有其他的力,并使恒星自身坍缩。70年代我的工作是集中于研究黑洞。黑洞就是由这种恒星的坍缩和围绕它们的强大的引力场所产生的。正是黑洞研究给出了量子力学和广义相对论如何相互影响的第一个暗示——亦即尚未成功的量子引力论的一瞥。