9.反物质与暗物质

9.1 反物质

9.1.1 反物质是什么？

“反物质是什么？”是一般物质的对立面，而一般物质就是构成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物质的存在还被认为是理论上的。在1928年，英国物理学家迪拉克（Paul A.M. Dirac）修改了爱因斯坦著名的质能方程（E=mc2）。迪拉克说爱因斯坦在质能方程中并没有考虑，质量（m）除了正的属性外还有负属性。迪拉克的方程（E=±mc2）允许宇宙中存在反粒子（负能量），第一次预言了反粒子的存在。而且科学家们也已经证明了几种反粒子的存在。这些反粒子，顾名思义，是一般物质的“镜像”。每种反粒子和与它相应的粒子有相同的质量，但是电荷相反。

1933年，狄拉克在诺贝尔奖颁奖仪式上发表的演说，称他相信存在一个“反物质”构成的宇宙。之后瑞典物理学家阿尔文等人的“反物质宇宙模型”学说认为，原始宇宙由一半正物质和一半反物质构成，随着宇宙的膨胀，形成了彼此孤立的“总星系”，被“宇宙地平线”分隔开，因而不能相互观测到。

那么自然王国中是否存在“反物质”呢？目前各国科学家搜索和研究“反物质”的宏大计划正在加紧进行，主要采取两种途径：一是研究反物质的自然状态，如1998年6月2日，美国“发现”号航天飞机携带阿尔法磁谱仪去太空寻找“反物质”；二是建造强大而精密的超高能设备，在实验室中制造“反物质”。

9.1.2 反粒子与反物质

随着基本粒子的反粒子相继发现，人们终于领悟到，电荷共轭原理是极其普遍的原理，所有基本粒子都存在相应的反粒子（电荷相反）。正粒子代表一种能量态，反粒子则代表另一种相反的状态，正粒子与反粒子不过是一种更基本的粒子的两种数量不同的组合形态，正粒子与反粒子仅仅是电磁性质上相反，在本质上是相同的。在正反粒子相互湮灭过程中，只有电荷消失了。因为电荷是正粒子与反粒子唯一性质相反的部分，正粒子和反粒子具有的两份相同的质量都不能消失。

各种粒子和反粒子总是形影不离，在高能条件下出现的正反粒子短暂对峙局面是一种粒子分裂为更低层次粒子时的运动状态，所以反粒子不能以天然状态长久存在，只能在高能碰撞中亮相。时至今日，地球上发现的反粒子都是在实验室极端条件下的产物，微观粒子在相互转化时出现的正反粒子对一旦相遇就会灰飞烟灭，瞬间转化成其它粒子。就是寿命最长的反中子也从未超过100秒。以下是20世纪发现的一些反粒子：

正电子——带有一个正电荷而不是带有一个负电荷的电子。由Carl Anderson在1932年发现，正电子是反物质存在的第一个证据。

反质子——带有一个负电荷而不是通常带有一个正电荷的质子。由研究者们在1955年的伯克利质子加速器上产生了一个反质子。

反原子——正电子和反质子组合在一起。欧洲核子研究中心（CERN）的科学家共制造了九个反氢原子，每一个的生命只有40纳秒。到1998年CERN的研究者把反氢原子的产量增加到了每小时2000个。当反物质和物质相遇的时候，这些等价但是相反的粒子碰撞产生爆炸，放射出纯的射线，这些射线以光速穿过爆炸点。这些产生爆炸的粒子被完全消灭，只留下其它亚原子粒子。物质和反物质相遇所产生的爆炸把两种粒子的质量转换成能量。科学家们相信这种方法产生的能量比任何其它推进方法产生的能量强的多。

如何产生反粒子？“大爆炸”产生的粒子数超过反粒子数是可能的。在1977年科学家们发现在银河系中心附近可能有一个反物质源。

9.1.3 佛法的诠释

反物质属见惑里的边见——正反对立。当你照镜子时，看一看在镜子中的那个我，那个镜子里的人是否真的存在？

科学家们已经考虑过这个问题，他们把镜子中的那个我叫做“反我”。他们甚至想象很远的地方，有一个和现在的世界很象的世界，或者说是现在世界在镜子里的像。它将是一个由反恒星、反房子、反食物等所有的反物质构成的反世界。但是这一切可能是真实的吗？

只要有妄想分别执着边见，就会出现反物质。镜子是自性，而凡夫执着镜子两边的“正反我”。如《华严经·第五华藏世界品》云：“十方所有诸变化，一切皆如镜中像。”亦如《华严经·第十菩萨问明品》云：“譬如净明镜，随其所对质，现像各不同，业性亦如是。”清凉大师疏云：“唯以本识为镜……”清凉大师钞云：“喻相有三事：一镜、二本质、三影像；以喻就法，镜则无二，质影各二。”

照镜子出现影像的比喻中，照镜子的人的身体是本、是质，镜子里面的像是影，影一定是随着本而现的。而镜是体，体是一；但是质跟像是二，即所谓的“镜则无二，质影各二。”

所谓的“业性亦如是”中，宇宙法界森罗万象是业，其本体是法性；见到法性时，就晓得法性跟法界是一不是二，所以合说“业性亦如是”。

原来，科学家能观察的心与所观察的宇宙是一不是二。宇宙是幻象，正反物质都是幻象！从镜中的人角度看我，我也成了幻象！

如《华严经·第三十五如来随好光明功德品》云：“诸天子，如有颇梨镜，名为能照，清净鉴彻，与十世界其量正等。无量无边诸国土中，一切山川、一切众生，乃至地狱、畜生、饿鬼，所有影像，皆于中现。诸天子，于汝意云何？彼诸影像可得说言来入镜中、从镜去不？答言：‘不也！’诸天子，一切诸业，亦复如是。虽能出生诸业果报，无来去处。诸天子，譬如幻师，幻惑人眼；当知诸业，亦复如是。”

9.2 暗能量及暗物质

宇宙的组成是什么？在宇宙中，除了人们常见的各种发光的星球、星系、星系团、类星体……等等发光的天体，是否还存在着不发光的天体，或物质？宇宙中是否除质子、中子、电子等“会”发光的物质以外，还存在着在根本就不会发光的物质，或者说，它们自身不仅不能发光，而且也不会反射、折射或散射光，亦即对各种波长的光，它们都是百分之百的透明体！它们就是神秘的暗物质。

9.2.1 暗物质存在吗？

1923年-1929年，哈勃望远镜观察到宇宙的确是在膨胀的；1998年观察到超新星爆炸之后，发现宇宙原来是在“加速”膨胀的。关于宇宙加速膨胀的真实原因，仍尚未解决，科学家给宇宙加速膨胀需要的能量取了个名字，叫做“暗能量”，所以宇宙加速膨胀的问题就相当于暗能量的问题，这也是当前宇宙学亟待解决的主流问题之一。

暗能量就是指让宇宙加速膨胀的能量。照常理判断，宇宙的物质因为万有引力的作用，应该是彼此聚集收缩的，但暗能量却是反着这个方向进行的，目前没有任何我们所熟知的能量可以达到这个效果，故名暗。至于暗物质的发现，是由于观察银河系的旋转曲线（rotation curve）得知，就是以绕银河系中心旋转的星球速率对离银河中心半径做图。依常理而言，提供星球旋转的重力来源，应该都是聚集在银河系中心的（因为万有引力会使得物质倾向聚集在一起），且密度往外递减，所以越在银河系外围的星球旋转速率要越慢才对，但由实验所得的旋转曲线看来却不是这么一回事。

旋转曲线显示，即使在银河系外围的星球旋转的速率也和里面的星球差不多，这暗示着银河系的物质并不是都集中在银河中心的，外围也有着大量的物质提供重力，只是我们看不见罢了，我们称这些看不见的物质为暗物质。

由爱因斯坦狭义相对论所说的质能互换，可以将能量和质量一起考虑它们占整个宇宙的比重。由WMAP实验得知，暗能量占宇宙73%±4%，暗物质和我们熟知的一般物质则合计27%±4%，其中一般物质约占4%。这是很惊人的一件事情，因为我们所熟知的一般物质居然不到整个宇宙的5%，代表整个宇宙还有约95%的组成是我们从来不曾了解的。到了80年代，占宇宙能量密度大约20%的暗物质已被广为接受了。

9.2.2 暗物质对宇宙学的意义

许多宇宙论学家认为，宇宙中存在95%暗物质。如果宇宙中存在着那种根本不能发光的非常见物质的暗物质，那么，宇宙包含暗物质的多少，决定了或至少是影响了宇宙是封闭宇宙还是开放宇宙。

所谓封闭式的宇宙，就是指现今的宇宙膨胀达到相当长的一个时间后（例如800亿年），会由于万有引力使宇宙由膨胀而收缩，这又称为振荡式的宇宙。如果宇宙膨胀速度超过万有引力所引起的阻力，而无限地膨胀下去，这就称为开放式宇宙。可见暗物质对宇宙的影响是非常大的。

不管暗物质为何物，目前暗物质已是非相对论性的粒子，它们的能量密度就像一般物质一样，便是质量密度，我们只管它们的总重量，并不管它们的物理特性。但近些年来，天文观测已指向另一个奇特的可能性，亦即暗物质并非传统的粒子。它是一个场，并且是带有正能量与负压力的真空场。它的这种特性加速宇宙的膨胀，像是具有排斥力一般，因此即使宇宙是封闭的，宇宙还是会继续膨胀到无限大。

9.2.3暗物质和暗能量是什么？

但现在已初步证实，暗物质是宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6倍，在宇宙能量密度中占了1/4；同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。但暗物质将由什么样的物质所形成？它们是什么样的粒子或是场，或是二者的统一，仍然需要进一步的研究。

宇宙论的理论认为，暗物质可能有两种形态，一种称为热暗物质，即在宇宙形成物质世界时期，暗物质的候选者仍然保持其相对论性粒子状态；另一种称为冷暗物质，即在宇宙形成物质世界时期，暗物质的候选者已经是非相对论性的粒子。这两者将在宇宙演化过程中起着不同的作用，但都不能没有。如何探索、寻找和研究已被天文观测所证实的暗物质？这是21世纪科学的又一难题。

占目前宇宙密度70%的暗能量究竟又是由什么组成的？在2000年到2001年间，欧洲核子中心（CERN）的物理学家C. Schmidhuber的理论中，暗能量是由引力子、引力微子及其它与时空本身密切相关的场的零点能组成。

9.2.4 佛法与暗物质

物质是显，暗物质是隐。不仅物质如此，有情生命也如此。如《华严经·第十二贤首品》云：有胜三昧名方网，菩萨住此广开示，一切方中普现身，或现入定或从出。或于东方入正定，而于西方从定出；或于西方入正定，而于东方从定出；或于余方入正定，而于余方从定出；如是入出遍十方，是名菩萨三昧力。”

诸大德亦云：“东方入正受为显，西方从定起为隐，以此但见入定，不见起故。”、“然此三门，皆由相摄而有。相入则如二镜互照，相即则如波水相收，隐显则如片月相映。”、“如八日月。隐显同时。”，这就是华严十玄门里的秘密隐显俱成门。

在什么时候完全变成隐，没有显？我们晓得，常寂光净土，完全隐。只要一念不觉，现相就出来，显秩序就出来。

隐显是一不是二，所以自性虽然隐，它里面具足万法，本自具足，一丝毫不欠缺。举个例子，譬如一个荔枝树种，虽然含有整个树、花、果的信息，但你能直接看到吗？看不到，没有！真的没有？其实它真有！没有怎么会长成树呢？种子虽然一切信息统统具足，一点都不缺，但都是隐而不现的，只有遇到缘的时候才显现出来，才看到显秩序。也就像一个小小的U盘能容下《大藏经》。

种子是小宇宙，外面这个境界是大宇宙，小宇宙跟大宇宙是相同的，是一不是二，这里面有万法，能生万法。惠能大师用十六个字把隐显讲得很清楚，即“何期自性，本无动摇”是隐秩序，“何期自性，能生万法”是显秩序。

暗物质是我们观测不到的东西，但却是客观存在。证明“我们的所知觉的世界并非就是宇宙的本来面目，只是我们意识中的宇宙。”而宇宙存不存在呢？不存在！如梦幻泡影，所以唯识宗说：只有识！意识复制眼识做自己的相分，意识的见分去分别自己的相分，作为我们观察的宇宙。如清凉大师疏钞云：“众生意识所缘，即是法界。”

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