物理定律在深远的过去可能是不同的。（美国国家航空航天局）
根据佛罗里达大学天文学家进行的一项令人费解的研究，物理定律在宇宙开始时一定与现在不同，该研究为为什么恒星，行星和生命本身设法在宇宙中形成提供了线索。
在分析了数以百万计、数万亿个星系群的分布后，科学家们发现，物理定律曾经更喜欢一组形状而不是它们的镜像。就好像宇宙本身曾经偏爱右手的东西而不是左手的东西，反之亦然。
这些发现部分是由UF的超级计算机HiPerGator实现的，它解释了宇宙学中最大的问题：为什么存在任何东西？这是因为在创造的最初时刻，某种偏手性对于解释为什么宇宙是由物质构成的，物质构成了我们看到的一切。这些结果也有助于证实宇宙起源的大爆炸理论的核心原则。
“我一直对关于宇宙的重大问题感兴趣。宇宙的起源是什么？它的发展规则是什么？为什么有东西而不是什么都没有？“监督这项新研究的UF天文学教授Zachary Slepian说。“这项工作解决了这些大问题。
Slepian与UF博士后研究员和该研究的第一作者Jiamin Hou和Lawrence Berkeley国家实验室物理学家Robert Cahn合作进行了分析。三人于5月22日在《皇家天文学会月刊》上发表了他们的发现。
镜像
他们的研究旨在寻找违反物理学中称为“奇偶对称”的概念，该概念指的是类似于左撇子或右手的镜像反射。物理学中的许多东西可以说是有偏手性的，比如电子的自旋。不过，今天的物理定律通常并不关心这种自旋是左撇子还是右撇子。无论惯用手如何，物理定律的平等或对称应用被称为奇偶对称。
唯一的问题是奇偶对称性一定在某个时候被打破了。一些古老的奇偶校验违规——在遥远的过去对右手或左手的东西的某种偏好——需要解释宇宙如何创造更多的物质而不是反物质。如果在大爆炸期间保持奇偶对称性，物质和反物质的相等部分将结合，相互湮灭，使宇宙完全空虚。
因此，在最近发表在 《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的一篇论文中，Slepian、Hou和Cahn提出了一种创造性的方法来寻找在大爆炸期间确实违反了平价的证据。他们的想法是想象夜空中四个星系的每一个可能的组合。用假想的线把这四个星系连接在一起，你就有一个倾斜的金字塔，一个四面体。这是最简单的3D形状，因此也是具有镜像的最简单的形状，这是奇偶对称性的关键测试。
他们的方法需要分析一百万个星系中的每一个的万亿个可能的四面体，这是令人难以置信的组合数量。“最终我们意识到我们需要新的数学，”斯莱皮安说。
因此，Slepian的团队开发了复杂的数学公式，可以在合理的时间内进行大量的计算。它仍然需要相当大的计算能力。“UF的独特技术，我们在这里拥有HiPerGator超级计算机及其先进的GPU，使我们能够使用不同的设置运行数千次分析来测试我们的结果，”他说。
Slepian的研究小组发现，事实上，宇宙在最终成为今天星系的物质上印上了早期对左手或右手物质的偏好。（不过，复杂的数学计算使得很难说这种偏好是右撇子还是左撇子。
他们以一定程度的确定性建立了他们的发现，称为七西格玛，这是仅凭机会实现结果的可能性的衡量标准。在物理学中，具有五西格玛或更高显著性的结果通常被认为是可靠的，因为在这个水平上获得偶然结果的几率微乎其微。一位前Slepian实验室成员使用Slepian，Cahn和Hou提出的方法进行了类似的分析，确定了相同的普遍偏手偏好，尽管由于研究设计的差异，统计置信度略低。
基本测量的不确定性仍有可能解释这种不对称性。值得庆幸的是，来自下一代望远镜的更大星系样本可以提供足够的数据，在短短几年内消除这些不确定性。Slepian在UF的小组将作为暗能量光谱仪器望远镜团队的一部分，对这个新的，更强大的数据进行分析。
这不是第一次发现奇偶校验违规，但它是可能影响宇宙中星系三维聚类的奇偶校验违规的第一个证据。基本力量之一，弱力，也违反了平价。但它的范围极其有限，它不能影响星系的规模，也不能解释宇宙中物质的丰度。这种普遍影响要求在大爆炸的那一刻发生违反平价，这一时期被称为通货膨胀。
“由于平价违规只能在暴胀期间印在宇宙上，如果我们发现的是真的，它为暴胀提供了确凿的证据，”斯莱皮安说。
Slepian实验室的发现还不能解释物理定律是如何变化的，这将需要超越标准模型的新理论，这个理论可以解释我们当前的宇宙。现在，科学家们正在竞相提出这个理论，可以解释宇宙古老的手性和我们今天看到的丰富的物质。
文章旨在传播有益信息，英文版原文来自https://news.ufl.edu/2023/06/big-bang-physics-laws/