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CPT對宇宙規則的神祕影響：我們的宇宙真的是唯一的嗎？
在物理學中，CPT對稱性，即電荷共軛(C)、夸克對稱(P)及時間反轉(T)，是所有自然法則下的根本對稱性。這一對稱性被認為是在基本層面上唯一的絕對對稱。根據CPT定理，CPT對稱性對所有物理現象都成立，這意味著任何具洛倫茲不變性且擁有厄米哈密頓量的局部量子場理論必須具備CPT對稱性。
“CPT對稱性是一種深邃而美麗的自然法則，揭示了宇宙的結構及其運行邊界。”
歷史背景
CPT定理最早出現在1951年，朱利安·施溫格的工作中隱含了這一對稱性的概念。隨後在1954年，赫爾塔·呂德斯和沃爾夫岡·泡利提供了更為明確的證明，因此這一定理有時被稱為呂德斯–泡利定理。與此同時，約翰·斯圖爾特·貝爾也獨立地證明了這一定理。
這些證明建立在洛倫茲不變性和局部性原則上。隨後，在1958年，雷斯·約斯特在公設量子場理論的框架內給出了更一般的證明。隨著研究的深入，科學家們發現弱作用所涉及的現象出現了P對稱性違反，C對稱性違反的案例也屢見不鮮。起初，CP對稱性被認為是未被違反的，然而在1960年代也發現這一說法是不正確的，這意味着根據CPT不變性，T對稱性也存在違反。
CPT定理的推導
考慮在固定方向z的洛倫茲提升，這可以解釋為時間軸的旋轉進入z軸，且伴隨著一個虛數旋轉參數。如果該參數是真實的，則180°的旋轉將使時間和z的方向反轉。在任何維度中，逆轉一個軸都是空間的反射。這一過程可以採用Feynman–Stueckelberg的反粒子解釋為對應粒子沿反向時間移動。此解釋需要稍微解析延續，這在以下假設下是明確的：該理論是洛倫茲不變的；真空是洛倫茲不變的；能量低界是有界的。
當以上條件成立時，量子理論可以擴展為一個歐幾里得理論，這是通過將所有算符轉換為虛時間來實現的。哈密頓量和洛倫茲生成元的對易關係保證了洛倫茲不變性意味著旋轉不變，這樣任何態都可以旋轉180度。根據CPT的反映，費米子在兩次CPT反射下會改變符號，而玻色子則不會。這一特性可用於證明自旋-統計定理。
後果與意涵
CPT對稱性的含義在於，如果有一個我們宇宙的「鏡像」，所有物體的位置通過某一任意點反射（對應於對稱反演），所有動量反向（對應於時間反轉），並且所有物質以反物質取代（對應於電荷反轉），這樣的宇宙也將依照相同的物理法則進行演化。CPT變換使我們的宇宙轉變為它的「鏡像」，反之亦然。因此，CPT對稱性被認識為物理法則的一項根本性質。
為了維護這一對稱性，任何對其組成部分中兩個的對稱性（例如CP）的違反必須在第三個組成部分（例如T）上有相應的違反；事實上，從數學上講，這些是同一件事情。因此，T對稱性的違反通常被稱為CP違反。CPT定理可以概括到考慮針對pin群的情況。2002年，奧斯卡·格林伯格證明，在合理的假設下，CPT違反意味著洛倫茲對稱性的破壞。
一些弦論模型以及一些超出點粒子量子場理論的模型可能預期會出現CPT違反。某些被提議的洛倫茲不變性違反，如具有宇宙規模的緊湊維度，也可能導致CPT違反。此外，非單位理論，如黑洞違反單位性的提議，也可能違反CPT作為技術點，具有無限自旋的場可能違反CPT對稱性。目前為止，絕大多數對洛倫茲違反的實驗探測結果均為負面。2011年，Kostelecky和Russell對這些結果進行了詳細的統計。
我們或許能夠從CPT對稱性中獲得對宇宙運行方式的新見解，但它的深層意義究竟如何？這是否意味著在一個無限多重宇宙的可能性中，我們的宇宙僅僅是其中之一？
