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CPT对宇宙规则的神秘影响：我们的宇宙真的是唯一的吗？
在物理学中，CPT对称性，即电荷共轭(C)、夸克对称(P)及时间反转(T)，是所有自然法则下的根本对称性。这一对称性被认为是在基本层面上唯一的绝对对称。根据CPT定理，CPT对称性对所有物理现象都成立，这意味着任何具洛伦兹不变性且拥有厄米哈密顿量的局部量子场理论必须具备CPT对称性。
“CPT对称性是一种深邃而美丽的自然法则，揭示了宇宙的结构及其运行边界。”
历史背景
CPT定理最早出现在1951年，朱利安·施温格的工作中隐含了这一对称性的概念。随后在1954年，赫尔塔·吕德斯和沃尔夫冈·泡利提供了更为明确的证明，因此这一定理有时被称为吕德斯–泡利定理。与此同时，约翰·斯图尔特·贝尔也独立地证明了这一定理。
这些证明建立在洛伦兹不变性和局部性原则上。随后，在1958年，雷斯·约斯特在公设量子场理论的框架内给出了更一般的证明。随着研究的深入，科学家们发现弱作用所涉及的现象出现了P对称性违反，C对称性违反的案例也屡见不鲜。起初，CP对称性被认为是未被违反的，然而在1960年代也发现这一说法是不正确的，这意味着根据CPT不变性，T对称性也存在违反。
CPT定理的推导
考虑在固定方向z的洛伦兹提升，这可以解释为时间轴的旋转进入z轴，且伴随着一个虚数旋转参数。如果该参数是真实的，则180°的旋转将使时间和z的方向反转。在任何维度中，逆转一个轴都是空间的反射。这一过程可以采用Feynman–Stueckelberg的反粒子解释为对应粒子沿反向时间移动。此解释需要稍微解析延续，这在以下假设下是明确的：该理论是洛伦兹不变的；真空是洛伦兹不变的；能量低界是有界的。
当以上条件成立时，量子理论可以扩展为一个欧几里得理论，这是通过将所有算符转换为虚时间来实现的。哈密顿量和洛伦兹生成元的对易关系保证了洛伦兹不变性意味着旋转不变，这样任何态都可以旋转180度。根据CPT的反映，费米子在两次CPT反射下会改变符号，而玻色子则不会。这一特性可用于证明自旋-统计定理。
后果与意涵
CPT对称性的含义在于，如果有一个我们宇宙的「镜像」，所有物体的位置通过某一任意点反射（对应于对称反演），所有动量反向（对应于时间反转），并且所有物质以反物质取代（对应于电荷反转），这样的宇宙也将依照相同的物理法则进行演化。 CPT变换使我们的宇宙转变为它的「镜像」，反之亦然。因此，CPT对称性被认识为物理法则的一项根本性质。
为了维护这一对称性，任何对其组成部分中两个的对称性（例如CP）的违反必须在第三个组成部分（例如T）上有相应的违反；事实上，从数学上讲，这些是同一件事情。因此，T对称性的违反通常被称为CP违反。 CPT定理可以概括到考虑针对pin群的情况。 2002年，奥斯卡·格林伯格证明，在合理的假设下，CPT违反意味着洛伦兹对称性的破坏。
一些弦论模型以及一些超出点粒子量子场理论的模型可能预期会出现CPT违反。某些被提议的洛伦兹不变性违反，如具有宇宙规模的紧凑维度，也可能导致CPT违反。此外，非单位理论，如黑洞违反单位性的提议，也可能违反CPT作为技术点，具有无限自旋的场可能违反CPT对称性。目前为止，绝大多数对洛伦兹违反的实验探测结果均为负面。 2011年，Kostelecky和Russell对这些结果进行了详细的统计。
我们或许能够从CPT对称性中获得对宇宙运行方式的新见解，但它的深层意义究竟如何？这是否意味着在一个无限多重宇宙的可能性中，我们的宇宙仅仅是其中之一？
