先说一个有点反常识的事：你吃的水果里，可能就有反物质。
说的是香蕉。
香蕉里钾含量高，天然钾里有一丁点儿放射性同位素，叫钾-40。
钾-40衰变的时候，偶尔会吐出一个正电子，也就是电子的反粒子。
有人算过，一根香蕉平均每75分钟就蹦出一个正电子，一天下来十几个。
你自己的身体也一样。
你体内同样有钾-40，所以你现在刷着手机，身体其实正在往外冒反物质。
只不过这些正电子刚生出来，就撞上周围密密麻麻的电子，当场湮灭，你连半点感觉都没有。
医院里的操作更直接。
PET检查，名字里就带着"正电子"三个字，原理说白了是往身体里打一点带放射性的药剂，让它在体内持续产生正电子，正电子湮灭时放出的伽马射线被仪器接住，身体内部的影像就画出来了。
如今全球每天都有成千上万的人做PET，反物质早就不是科幻片里的道具，是正经的医疗设备。至于那点药剂的辐射，剂量小到可以忽略，完全不用慌。
正电子和电子湮灭的时候，通常会背靠背各放出一个能量为0.511MeV的伽马光子，一个往左一个往右，跟商量好了似的。
这0.511就像是反物质的指纹，天文学家在天上找反物质，找的就是这个数。
有时候正电子和电子在湮灭之前，还会短暂地搭成一个"临时原子"，一个正电子绕着电子转，科学家管它叫正电子素。
像一对倒计时的情侣，平均撑不过一亿分之一秒，就同归于尽了。
但就是这种离你很近的东西，藏着一个让物理学家想破头的麻烦。
按道理，这个宇宙里不该有你，不该有我，不该有地球和银河系，甚至什么都不该有。
整个宇宙本该在诞生的第一秒，就把自己炸成一片空荡荡的光。
为什么这么说？
先补一个基本设定：每种粒子都有自己的反粒子，质量一模一样，电荷等属性正好相反。电子带负电，正电子就带正电；质子带正电，反质子就带负电。正反粒子一照面，啥都不剩，全部质量都变成能量释放出来，这就是湮灭。
注意"全部"两个字。
氢弹原子弹厉害吧？核反应里真正转化成能量的质量，其实只有千分之一左右。
而正反物质湮灭，是100%。
这也是为什么科幻作家特别爱它，《星际迷航》里企业号飞船的心脏就是一台反物质引擎，这后来几乎成了科幻作品的标配。
真要造能跑星际航行的飞船，反物质确实是纸面上最理想的燃料，因为能量密度摆在那儿，一克顶别人几吨。
有人算过，半克反物质湮灭释放的能量，就抵得上一颗当年扔在广岛的原子弹。
换个说法，你要是遇到一个由反物质构成的"你"，俩人握一次手，体重瞬间清零，释放的能量相当于几十颗氢弹同时炸响，连灰都找不到。
好，现在把时钟拨回138亿年前。
按大爆炸模型，宇宙一开始是一锅滚烫的纯能量汤。
能量可以成对变出粒子和反粒子，变出来一对，它们又撞上、湮灭、变回能量，循环往复。
这时候你数一下，粒子和反粒子的数量应该完全相等，谁也不比谁多。
接着宇宙膨胀、降温。温度低到再也变不出新的粒子对，账就该清算了：所有粒子和反粒子两两配对，互相湮灭，干干净净。
如果真这么发展，宇宙就只剩光，没有原子，没有星星，没有你。
可现实是，我们在这儿。
那问题出在哪？只能是当初的账没做平。
事后物理学家根据宇宙里重子数和光子数的比例推算，当年那场湮灭里，正物质比反物质多了那么一点点，大约每十亿个反粒子，对面站着十亿零一个正粒子。
就是这多出来的一个，在同伴全部死光之后，留了下来。
后来的恒星、行星、花草、你我，全都是这十亿分之一的"遗孤"凑出来的。
这个比例有多夸张？相当于你抛硬币，抛十亿次，正面只比反面多出一次。
就这一次，撑起了整个宇宙。
这个数也不是谁拍脑袋编的。
宇宙刚冷却下来时，第一批氢、氦是按什么比例合成的，后来微波背景辐射上的冷热斑点怎么分布，都对这十亿分之一极其敏感。
天文学家拿着两条互相独立的证据分别一算，都指向同一个数，赖都赖不掉。
所以与其说我们生活在宇宙里，不如说我们是一场宇宙级大处决之后，幸存者名单上的名字。
这十亿分之一的偏差，就是粒子物理和宇宙学头顶最大的乌云之一：正反物质不对称。
要搞清楚谁动了手脚，得先看看反物质这东西是怎么被人挖出来的。这段历史挺有意思，它根本没按"先预言、再寻找、后发现"的剧本走，好几次都是东西已经摆在眼前了，人却没认出来。
1932年，美国物理学家卡尔·安德森在云室里研究宇宙射线。
云室这东西原理挺简单，带电粒子穿过过饱和蒸汽时，会拖出一串小液滴，像飞机划过天空留下的航迹云，再搁到磁场里，电荷正负、动量大小全写在轨迹的弯度上。
他让射线穿过一块铅板，再拍下粒子的轨迹。
有一张照片很奇怪：上面那道痕迹，粗细、弯曲程度都像电子，可弯曲方向正好相反，说明它带的是正电。
粒子穿过铅板后速度变慢，弯得更厉害，顺着曲率变化还能读出它是从下往上飞的，排除了"其实是反向飞行的电子"这种解释。
安德森把它命名为正电子。
这是人类第一次正式抓住反粒子。后来这个发现给他拿了一个诺贝尔奖，同一年拿奖的还有发现宇宙射线的赫斯。
但少有人提的是，在他之前，已经有一个中国人把证据拍在桌上了。
1930年，正在美国留学的赵忠尧观测硬伽马射线穿过重元素时的散射，发现两个怪现象：一个是反常吸收，一个是能量约0.5MeV的特殊辐射。0.5MeV这个数，恰好就对应一个电子的质量。
后来的研究才弄明白，他看到的是伽马射线在原子核附近凭空变出一对正反电子，随后正电子撞上电子湮灭、放出光子，等于说，正反物质的产生和湮灭，他在1930年就已经亲眼看到了。
可惜他当时没往这方面想。人类第一次看见反物质，就这么从眼皮底下溜了过去。后来安德森也承认，赵忠尧的研究给过他启发。
那为什么会有人笃定这种粒子该存在？时间再往回倒两年。
1928年，26岁的狄拉克写下了一个描述电子的方程，漂亮地同时满足相对论和量子力学。
这个方程在当时有多惊艳？大家发现电子在微观世界里的行为，居然能被一个公式严丝合缝地装进去，不带一点自相矛盾。
后来他拿诺奖时也才31岁。可方程解出了两个答案，一个能量为正，对应电子，另一个居然带负能量。
负能解把狄拉克自己都整不会了。
他打了个比方：真空像一块被木块填满的华容道棋盘，正常电子是木块，被拿走一块之后留下的空位，也能像粒子一样移动，这个"空穴"就是反粒子。
他一开始甚至猜这个空穴是质子，后来被奥本海默等人从数学上劝住：空穴的质量必须跟电子一样，只能是一种新粒子。
上图：电子将负能态填满，形成狄拉克海，图中蓝色部分。电子跃迁到正能态，留下的空穴为电子的反粒子
费曼和斯蒂克尔堡后来给了另一个更玄的版本：负能解描述的，是一个沿着时间倒着走的电子。
你正常顺着时间看它，就会觉得它电荷反了、左右也反了。
诺兰电影《信条》里那套倒放人生，灵感源头就在这。
两种解释听起来八竿子打不着，落到纸面上是同一个东西：正电子。
再往前翻，还有个更浪漫的人。1898年，英国曼彻斯特的教授舒斯特在《自然》杂志上发表了一篇假期随笔，标题叫《潜在的物质——一个假期里的梦想》。
他从电荷有正有负、磁极有南有北说起，猜原子是不是也该有个镜像伙伴，还给它起了名字，叫反原子。
那时候电子才刚被发现一年，放射性都还没影，他对反物质性质的猜测后来证明错了不少，纯属开脑洞。文章末尾他自己问了一句：梦想，真的会成真吗？
三十多年后，正电子替他回答了。
不过光有正电子，还凑不出反物质。原子还得有反质子、反中子，这个家才算齐活。
1955年，美国伯克利的Bevatron加速器上，塞格雷和张伯伦找到了反质子，四年后拿了诺奖；第二年反中子也被找到。
1965年，欧洲核子研究中心CERN造出了反氘核，就是一个反质子加一个反中子。1995年，还是在CERN，科学家第一次把反质子和正电子拼成了完整的反氢原子。
听起来顺风顺水，其实真正难的地方根本不是"造"，是"放"。
对撞机里一秒钟就能撞出上亿个反粒子，可它们全以接近光速狂奔，而且你没法用任何东西去装它们。烧杯是正物质做的，不锈钢是正物质做的，任何容器一碰到反物质，当场湮灭给你看。
能碰它的只有磁场、激光这种看不见的手，得隔空把粒子"托"在真空里，慢慢减速、慢慢组装。
CERN的ALPHA实验就是干这个的，他们用磁阱把反氢原子关在半空，最长让它存在了超过1000秒，前后攒出了数亿个反氢原子。
数亿个听着挺多，全加起来还没有一条人的染色体重。
有人估过，照现在的效率造1克反物质，成本是百万亿美元量级，跟全球一年的GDP差不多。它是人类历史上最贵的东西，没有之一。
所以科幻片里那种反物质炸弹，短期就别想了。
把人类到目前为止造出的反物质全攒到一块儿湮灭，放出来的能量大概连烧一壶开水都费劲。它是理想的燃料，但首先得有命攒、有地方存。
2023年他们还顺手回答了一个很多人好奇的问题：反物质受不受重力？会不会往天上飘？ALPHA-g装置把磁阱一开，反氢原子老老实实往下掉，加速度跟普通重力在大约20%的误差范围内一致，"反重力飞船"的幻想可以先收一收了。
地球上的反物质这么金贵，那宇宙里有没有现成的反物质大陆？
狄拉克本人当年是信的。
1933年他在诺奖演讲里说，如果正负电荷在自然规律里完全对称，那地球由负电子、正质子组成，可能纯粹是个巧合；宇宙里或许有一半天体正好反过来，由正电子和负质子组成。要命的是，这两类天体的光谱完全一样，望远镜根本分不出来。
听着挺没辙，但天文学家有个朴素的反驳：如果银河系旁边真飘着一坨反物质星系，那它和我们的边界上必然持续发生湮灭，一接一条发光的"焊缝"，烧得漫天都是，不可能看不见。
可夜空中什么都没有。
也有人抬杠：万一中间隔着特别宽的真空带，谁也碰不着谁呢？
那还有一招：等宇宙自己送快递，也就是宇宙射线。
但在地面上接不算数。
高能宇宙射线撞进大气层，跟空气分子一碰，自己就能撞出反粒子，你分不清这反物质是天上寄来的，还是大气层半路"代工"的。
一束高能粒子砸进大气，会像弹珠游戏一样连环碰撞，带出几十上百个次级粒子，正电子、反质子都混在里面，这叫空气簇射。
所以地面探测器抓到的反物质，再多也不能作证。
那就上太空。
1995年，丁肇中提出在太空装一台粒子探测器。
1998年，第一代阿尔法磁谱仪AMS-01搭发现号航天飞机上天，专门数氦核和反氦核。
在航天飞机背部的AMS-01
为什么挑氦？反氦核结构复杂，普通核反应几乎不可能碰巧撞出一个来，所以一旦发现反氦，基本等于反物质世界实锤。
结果是：氦核数到手软，反氦核一个都没有。
AMS-01收集到的正反氦原子核数据的对比图
升级版AMS-02在2011年装到国际空间站上，一蹲就是十几年，数据攒了一大堆，结论依然是没有任何令人信服的反氦信号。
顺带说一句，天上确实有反物质的痕迹。费米伽马射线望远镜在雷暴上方抓到过闪电喷向太空的正电子束，银心方向也有一圈511keV的湮灭光，但这些都是高能反应临时搓出来的小股部队，是"现场生产"的，不是另一个反物质文明寄来的。
可见宇宙，基本是正物质的天下。
狄拉克那次猜错了。
那十亿分之一的偏差，到底是怎么混进账里的？
物理学家给每个正物质重子记+1分，反物质重子记-1分，这个分叫重子数。
大爆炸之初，总分应该是0；现在的宇宙，总分是个正数。
也就是说，历史上一定发生过某种"破坏重子数守恒"的事。
1967年，苏联物理学家萨哈洛夫，就是那位"氢弹之父"，开出了一张著名的清单。要从零造出正反物质不对称，必须同时满足三个条件：
第一，得有重子数不守恒的过程。
第二，得存在C和CP对称性破坏。通俗说，把粒子全换成反粒子，再让它照一次镜子，物理规律本该一模一样；如果有细微差别，就是CP破坏。
第三，这些事必须发生在偏离热平衡的状态下，否则锅里的统计会把分数抹平，重子数永远停在0。
打个比方，热平衡就像一副被反复洗透的扑克，红黑牌的数量必然对半开，任何一时的不平衡都会被下一轮洗牌抹平。
宇宙要保住偏科的成绩，就得在某个瞬间让洗牌停手，比如某种粒子反应太慢，跟不上宇宙膨胀的节奏，被直接甩在了半路。
三条凑齐，才能凭空"生"出今天的宇宙。
现在的问题是，这三条我们摸到几条？
第一条的找法，最有代表性的是等质子衰变。
日本的超级神冈实验埋在地下一千米，装了五万吨超纯水，水池内壁贴满光感器，像一只巨大的眼睛盯着水里的质子，等它衰变时发出的光。
几十年蹲下来，一个衰变事件都没等到，只能把质子寿命的下限抬到10的34次方年以上，一亿亿亿亿是10的32次方，这比那还要再长一百倍，而宇宙才138亿岁。
第二条倒是见过真东西。
1956年，吴健雄用钴-60低温实验证明了宇称不守恒。
她把钴原子核在低温里排得整整齐齐，结果它们吐出的电子明显偏向一边，等于说镜子里的世界和现实世界的规律对不上，打个比方，这就像发现上帝居然是个左撇子。
消息传出时整个物理学界都愣了，第二年李政道、杨振宁就拿了诺奖。
1964年，克罗宁和菲奇在K介子衰变里第一次抓到CP破坏，拿了1980年的诺奖。后来日本的Belle实验和CERN的LHCb实验，又在B介子、D介子上陆续抓出更多CP破坏。
坏消息是，把这些违规全部加起来，量级也远远不够，填不上十亿分之一那么大的窟窿。说明除了已知的违规，一定还藏着没被发现的新物理。
现在候选的理论有不少。
比如"轻子产生说"，主张宇宙先在轻子层面造出不对称，再借早期宇宙里一种叫sphaleron的过程把它"翻译"成重子不对称，背后牵出中微子的秘密，是目前呼声很高的一个方向；还有电弱重子产生说，想把账算在希格斯场相变的头上。
不少人现在把宝押在中微子身上。
这种粒子号称"幽灵粒子"，能不眨眼地穿过整个地球，它的质量极小、还会在三种身份之间来回变。
最关键的一个悬念是：中微子的反粒子会不会就是它自己？万一它能"自己跟自己不对称"，账本上就多了一条活路。这些猜测全得等更灵敏的实验来给答案。
所以绕了一大圈，最后能给的答案其实只有三个字：不知道。
不过"不知道"也分层次。
我们知道结果，正物质比反物质多了十亿分之一；知道作案条件，萨哈洛夫三条件；也抓到了几个从犯，CP破坏是真的、质子死硬得反常。可主谋是谁、在哪作的案，整条证据链还没连上。
有人可能觉得，研究这些有什么用？十亿分之一还是十亿分之二，跟我有什么关系？
关系大了。
这可能是最接近"我们为什么存在"的一个问题。
它不问地球，不问太阳系，问的是万物为什么没有归零。
你身体里每一个原子，都是当年那场湮灭中侥幸没被配对的那一个的后代，你能坐在这儿读这篇文章，本身就是这桩悬案最硬的证据。
对了，舒斯特1898年那句"梦想会成真吗"，现在算应验了一半：反物质真的找到了，正电子还在医院里天天上班。另一半：为什么在这场十亿比一的对局里，我们这边赢了，还在等下一个答案。
当然，也可能等这个问题解开的那天，又会冒出三个新问题，科学向来是这个脾气。
但追问本身，就是我们这群幸存者该干的事。
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