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破坏时空规则？CPT对称性违背的可能性与挑战！
在物理学的基本法则中，电荷（C）、宇称（P）与时间翻转（T）对称性扮演着关键的角色。这些量子的结合形成了CPT对称性，这是被认为自然界上唯一在基本层面上观察到的精确对称性。根据CPT定理，所有的洛伦兹不变的局部量子场理论都必须拥有这一对称性。换句话说，若存在一个反物质的、镜像的和时间倒转的宇宙，其运行的物理法则应当与我们的宇宙完全相同。这样的主张不禁引人深思：在多元宇宙的概念下，是否存在着我们无法实际观察的反物质宇宙呢？
历史简介
CPT定理的首次出现可以追溯到1951年，当时朱利安·施温格试图证明自旋与统计之间的联系。到了1954年，赫特·吕德斯和沃尔夫冈·保利给出了更明确的证明，因此这一定理有时被称为吕德斯-保利定理。此后，约翰·斯图尔特·贝尔也以独立方式证明了这一定理。
这些证明基于洛伦兹不变性与量子场相互作用中的局部性原则。
随着1950年代末的研究，科研人员发现弱相互作用下P对称性的违反现象逐渐浮出水面。同时，也出现了C对称性的可靠违反。尽管CP对称性曾一度被认为是保留的，但1960年代的研究却揭示出这一认知是错误的，从而根据CPT不变性，T对称性也被发现存在违反。
CPT定理的推导
推导CPT定理的过程涉及对洛伦兹提升的理解，这可以视为将时间轴旋转至Z轴的一种操作。倘若这一旋转参数为实数，那么一个180度的旋转将会反转时间与Z的方向。这样的变化对于任何维度的空间而言，都是一种空间的反射。
采用费曼-斯图克尔堡理论，我们可以将反粒子理解为时间反向运行的对应粒子。
这一解释需要轻微的解析延续，仅在以下假设成立时才能得到良好定义：理论具有洛伦兹不变性、真空具有洛伦兹不变性、能量向下有界。当这些条件成立时，量子理论可以被扩展为欧几里得理论。由于哈密顿算符和洛伦兹生成子的对易关系，保证了洛伦兹不变性等同于旋转不变性，因此任何状态都能被旋转180度。这一事实可用于证明自旋-统计定理。
后果与含义
CPT对称性的意义在于，我们的宇宙的「镜像」将会在物理法则上完全相同，即所有物体的位置信息都会透过任意点的反射排列，所有动量将会翻转，并且所有物质都会被反物质所取代。
CPT变换使我们的宇宙变为其「镜像」，反之亦然。
因此，CPT对称性被认为是物理法则的基本特征。为了保留该对称性，任两组分量的对称性破坏（如CP）必须对应于第三组分量的破坏（如T）。而且在数学上，这些都是相同的。 T对称性的违反往往被称作CP违反。值得一提的是，CPT定理在某些条件下还能够被推广以考虑钉子群体。在2002年，奥斯卡·格林伯格在合理假设下证明CPT违反暗示洛伦兹对称性的破坏。
有关于CPT违反的现象，被一些超弦理论模型与某些超出点粒子量子场理论的模型所预测。某些科学家认为，如宇宙大小的紧凑维度也可能导致CPT违反，而非单位理论，比如黑洞侵犯了单位性，也可能违反CPT。值得注意的是，具有无限自旋的场可能会违反CPT对称性。至今为止，对于洛伦兹违反的大多数验实验均未获得正面结果，2011年由科斯特尔茨基和拉塞尔对这一结果进行了详尽统计。
随着对CPT对称性及其违反现象的进一步探索，我们或许能够揭示宇宙更深层次的奥秘。但在此过程中，科学将运用怎样的方式去挑战传统观念与立场呢？
