物質與反物質的近乎對稱

乍看之下，物質與反物質像是完美的鏡像：每個粒子都有一個質量和壽命相等的反粒子，而大多數過程對兩者一視同仁。如果你把一個實驗裡的每個粒子都換成它的反粒子，幾乎一切都會以完全相同的方式進行。這種近乎相等是自然界最深刻的規律之一——而「近乎」這個詞承擔著極重的分量，因為這種對稱性失效的那些微小方式，結果竟是整個物理學中最重要的事實之一。

物理學家用兩種操作來描述這種比較。電荷共軛（C）把每個粒子換成它的反粒子。宇稱（P）對空間作反射，就像在鏡子裡看世界。組合操作 CP 則把一個粒子換成它的鏡像反粒子。在二十世紀的大部分時間裡，人們假設自然在 CP 下完全不變——即支配反物質的規律是支配物質規律的完美鏡像。強交互作用和電磁交互作用幾乎完美地遵守這一點。但弱交互作用不然：有一些罕見的過程，其發生率在物質與反物質之間略有差別，這一現象叫作 CP 破壞。所以這種對稱性是真實的，在很高精度上極為出色，卻可被證明並不嚴格成立。

這種近乎而非嚴格的對稱性之所以重要，是因為它也許能解釋我們為何存在。如果物質與反物質完全對稱，早期宇宙就會等量地產生兩者，它們會徹底湮滅，最後除了光什麼都不剩。如今居然有任何物質存在，就意味著這種對稱性必定在某處被打破了。所以研究物質與反物質對稱性究竟在哪裡、如何失效，並不是一個深奧的細節——它是在尋找宇宙為何由「有」而非「無」構成的原因。一個誠實的提醒是：迄今在標準模型中發現的微小 CP 破壞遠遠太弱，不足以說明我們所見的全部物質，所以完整的解釋仍然缺失。