薛定谔的猫——多宇宙解释
“薛定谔的猫”是一个关于量子理论的理想实验，总结了古典物理学、量子力学哥本哈根解释、量子力学多重世界解释这三者的差异。实际上，关于量子力学的本质，直到现在也没人能够给出一个权威的答案，不同的学派形成了不同的解释。而哥本哈根解释就是其中一种，它是以立足于波尔的互补原理的哥本哈根学派提出的解释，故命名为“哥本哈根解释”。
具体而言，薛定谔的猫是一个关于薛定谔波动方程式的实验与困境。假设有一个箱子，箱子中被关进了一只猫。箱子里有一部仪器，可以放出瓦斯，立刻将箱子中的猫置于死地。至于这部仪器会不会放出致命的瓦斯只是一个随机事件，我们只知道箱子中有这些东西，但是并不知道里面发生了什么事情。在实验开始后，箱子会被完全密封起来。一段时间过后，就会出现两种情况，要么箱子中的仪器已经放出了瓦斯，要么箱子中的仪器还未放出瓦斯。虽然箱子中只存在这两种情况，但是如果我们不打开密闭的箱子，是不可能知道箱子中到底发生了什么事情的。
从古典物理学的角度看，箱子中的猫只有两种结局，要么已经死了，要么还没有死。关于这一结果，只要我们打开密闭的箱子就会得到一个肯定的答案。可是如果从量子力学的角度去预测箱子中猫的情况，就会变得困难起来。
量子力学（哥本哈根）会给出这样的解释，此时箱子中猫的情况应该是一种过渡状态。在这种状态的波函数中既包括了猫死亡的可能性，也包括了猫不死的可能性。当我们真的打开密闭的箱子后，这两种可能性就会一个成真，一个消失。这种成真与消失的情况被认为是波函数的坍塌，因为波函数里面那个代表没有发生的可能性被击破了。
想要证明量子力学中的波函数就必须打开密闭的箱子，这样才会有一个可能性真正发生。如果不打开密闭的箱子，那么关于这种未知的解释就只会有一个波函数的推测形式，而不会有一个具体的结果。
在大多数人的眼中，量子力学所给出的解释不具有任何现实意义。因为根据我们以往的经验，我们知道自己往密闭的箱子中放进去了一只猫。在实验结束后，箱子中被关着的还是一只猫，而不是量子力学所说的波函数。这个实验的关键问题在于猫是死是活。但是经验主义所关注的问题是，不论我们有没有打开密闭的箱子，我们都知道箱子中有一只猫。即使我们好几天不打开箱子，我们同样也知道箱子中有一只猫。
这种经验主义的观点及常识也是古典物理学的观点。因为古典物理学告诉我们，当人们在观察某样东西的时候就会了解这样东西。但是量子力学却告诉我们，人们在观察某样东西的时候，这样东西才被“拥有”。所以，箱子中的猫是死是活，是我们向密闭的箱子里面看时才能确定的结果。
不论是量子力学哥本哈根解释还是量子力学多重世界解释，对我们来说，猫到底是死是活，都要等我们打开密闭的箱子看时才能得知。可是看过密闭箱子中的情况后，量子力学哥本哈根解释和量子力学多重世界解释就会给出不同的说法。
量子力学哥本哈根解释给出的说法是，当我们向密闭的箱子中看的时候，就说明代表猫的那个波函数所给出的两种可能性中的一种可能性就会实现，而另一种可能性则会消失。也就是说，在这种解释中，波函数会在打开箱子的那一刻崩塌。
量子力学多重世界解释给出的说法是，不论密闭箱子中的猫是死是活，就在原子衰减（关于原子是否衰减需要根据我们说的实相是属于哪一个分支而定，另外一种情况是原子根本不衰减）的时候，这个世界会分裂成两个，而每个世界中都会有一个猫是死是活的版本。也就是说，在这种解释中，猫既是死的又是活的，因为波函数即使在打开箱子的那一刻也不会出现崩塌的现象，与量子力学哥本哈根解释的波函数完全不同。
量子力学多重世界解释认为，从我们把密封的箱子打开的那一刻起，波函数就会分裂为两个，其中一个波函数与猫的死亡的实相分支紧密相连；而另一个波函数与猫的活着的实相分支紧密相连。关键在于，这两种不同的情况是相互隔绝的，任何一方都不知道另一方的情况，所以量子力学多重世界解释给出的答案是，猫既是活的也是死的。
这个薛定谔的猫的理想实验是由诺贝尔物理学奖得主薛定谔提出的，主要目的是解释爱因斯坦相对论中存在着的祖母悖论，也被称为平行宇宙之说。在平行宇宙或是多重宇宙的解释中，微观世界的规律与我们日常生活中所观察到的宏观规律存在着一定的差异，而处于所谓“叠加状态”的微观粒子之间的状态的最大特点就是不确定性。
总而言之，薛定谔的猫这个理想实验解释了三种物理观点看待世界的不同方式。第一种就是古典物理学，这种理论看待世界的方式是认为世界看起来是什么样子就是什么样子，就像我们日常生活中的经验主义。而量子力学的理论则为我们的世界保留了另外一种可能性，这种可能性告诉我们：世界并不是我们所看到的这个样子。
其中，量子力学哥本哈根解释告诉我们，这个世界不论真正的样子是什么，总不是实存的。也就是说，量子力学哥本哈根解释虽然没有告诉我们真正的世界到底是什么样子，但是却告诉我们世界真正的样子并不是我们通常所认为的那样。
量子力学多重世界解释告诉我们，我们的世界有许多版本存在，而且我们也有许多个自己，一一对应着生存在多个版本的世界中，也就是说，有多个平行的宇宙存在，而且这种平行宇宙的具体数量还是无法计算的，并且全部真实存在。
量子力学既被认为是一种物理学理论，也被认为是处理亚原子现象的一种程序。关于亚原子现象的观察，一般人是无法做到的，必须借助精密的设备才可以进行观察。
【薛定谔的女朋友】
作为一名物理学家，薛定谔的私生活并不像人们对科学家的印象那样严谨，因为薛定谔不仅是一个性情中人，还是一个多情种子。总的来说，如果想要数清楚薛定谔的女朋友到底有多少个，几乎和理解薛定谔的猫一样困难，也就是说，薛定谔的感情生活与他的“猫”一样神秘。
薛定谔的一生几乎都在男女感情的旋涡与纠葛中挣扎。在1912年，薛定谔喜欢上了一个女孩，几乎要为这个女孩放弃自己的学术研究，改行经营自己的家庭公司。薛定谔之所以要放弃学术除了爱情的因素，还有一个原因，那就是当时在大学教书并不怎么能赚到钱。除了这个女孩之外，薛定谔还喜欢上了其他几个女孩。不过，薛定谔的这些爱情通常只是柏拉图式的精神上的恋爱关系。
薛定谔在33岁的时候，与安妮结婚。结婚后的薛定谔并没有改变以往那种拈花惹草的性格，外遇不断，而且外遇的对象颇广，既有已经结婚的研究助手的妻子，还有他曾经辅导过数学的女学生；既有远近闻名的演员和艺术家，也有年轻的政府官员。
关于薛定谔有外遇的事情，他的妻子安妮也知道，因此两人曾经讨论过离婚。不过，由于安妮信仰的天主教和昂贵的手续费，阻止了两人的离婚。而且，由于薛定谔与安妮之间的婚姻并不和谐，所以两人终生都未生子。
薛定谔的这种多情种子风格一直延续到花甲之年，虽然薛定谔与安妮之间并未生子，但是薛定谔本人却有许多私生子。例如，薛定谔看上了一个已婚女子，就让这个女子的丈夫来担任自己的助手。而这个助手的老婆最终为薛定谔生下了一个女儿，照料这个女婴的人则是薛定谔的妻子安妮。当时，薛定谔与安妮还有助手的老婆公开同居，三人同时生活在一个屋檐下，薛定谔就这样过着一妻一妾的生活。关键是，薛定谔所生活的地方是维也纳和都柏林这样宗教色彩十分浓厚的地方。对于外界世俗的眼光，薛定谔完全不在意，并认为这就是他个人生活的自由。由此可见，薛定谔这位物理学家的道德观明显与常人不一样。
在面对这些多得数不清的恋情时，薛定谔做到了一点，那就是对每一段情感都十分投入，和每个女子在一起的时候都能投入全部感情。因此，这位物理学家还创作并留下了大量缠绵的情诗。
尽管如此，薛定谔的婚姻却从未破裂过，他与妻子经历了种种风浪之后相互达成了谅解。因为在薛定谔生命的最后阶段，他与安妮之间的感情又和好如初。就像安妮所说的：“过去41年婚姻生活中的种种喜怒哀乐把我们两个人紧紧联系在一起，最后几年我们再也不想分开了。”在薛定谔即将离开人世的时候，安妮守在薛定谔的病床前，薛定谔则对安妮说：“现在我又拥有了你，一切都会好起来的。”在薛定谔去世四年后，安妮也安然离世。
量子力学哥本哈根和多重世界解释
在哥本哈根和多重世界解释理论提出之前，量子理论已经取得了不错的成绩，但是依然让物理学家感到不满。因为当时的量子理论根本无法解释电子这种微观粒子所具有的“叠加状态”，也就是说，电子可以同时出现在两个不同的地方。例如，我们日常生活中类似于桌子这样由微观粒子组成的宏观物体，为什么我们从来不会看到同一张桌子同时出现在两个不同的地方呢？
20世纪20年代末期，玻尔与海森堡提出了著名的哥本哈根解释。这个理论认为，我们之所以不会在宏观的世界中看到叠加状态的出现，是因为当我们试图去测量这些叠加状态的时候，它们就会出现坍塌。
量子力学哥本哈根解释是物理学的一个标志，标志着物理学界又出现一种新的解释自然界的通用方式。1927年，研究新物理学的物理学家们在比利时的布鲁塞尔聚会，在这个会议上，他们探讨了有关亚原子现象的问题，并认为牛顿物理学已经不再适用，希望能够找到一种新的物理学来代替牛顿物理学。最终，大多数物理学家都选择了哥本哈根解释，并认为哥本哈根解释是第一个系统地说明了量子力学的体系。但是，并不是所有科学家都接受哥本哈根解释，其中爱因斯坦就是最著名的一个，而且爱因斯坦至死一直反对哥本哈根解释。关于这个理论，玻尔与爱因斯坦还专门在第五届索尔维会议上进行过辩论。
量子力学哥本哈根解释认为，量子理论论述的主要是经验与经验之间的关系，是在一种情况下会观察到什么现象，而在另一种情况下又会观察到什么现象。
后来，埃弗雷特又提出了一个新的与众不同的猜想。埃弗雷特认为叠加状态的确存在并影响着我们，只是我们并未注意到而已。当我们遇到一个处于叠加状态的粒子并且试图说明这个粒子既在这个地方也在另一个地方的时候，叠加状态也会出现在我们观察者的身上，把我们分裂成两个人，一个人在这个地方观察着粒子，另一个人在另一个地方观察着粒子，而且两个不同的自我之间互相是不知道的。关于埃弗雷特的这个理论，后人认为在量子物理中一个宇宙可以分裂成多个世界并且平行共存。
从理论上讲，量子力学的多重世界解释比哥本哈根解释多出一个明显的好处，那就是多重宇宙解释不需要一个“外在观察者”来让波函数中所包含的一种可能性——“崩塌”成为物理的实相。因为在多重世界解释的理论中，波函数根本就不会崩塌。波函数只需要根据薛定谔的波动方程式进行发展并且不断地进行分裂就可以了，就算是意识也会跟着分裂。
虽然到目前为止，已经有不少科学家承认了多重世界解释的理论，但是依然有不少人认为多重世界解释只不过是一个美丽的谎言而已。就像贝尔所说的：“人们之所以相信多重世界的存在，那是因为他们并没有看清楚它，一旦看清楚了，那么它也就不复存在了。”因为多重世界解释理论虽然告诉我们有许多个世界和自我存在，但是却无法告诉我们宇宙为什么发生分裂以及发生分裂的时间。
宇宙破裂的结果——平行宇宙
20世纪50年代中期，休·埃弗雷特在普林斯顿大学提出了一套有关宇宙的惊人新理论，即“多宇宙解释”。在这套理论中，每一个人都不只有一个自我，因为存在着多重宇宙，所以便存在着无数个平行的自我。而且，这些平行的自我都在做着不同的事情，思考着彼此不同的哲学问题。这个新理论诞生之初并未引起应有的重视，反而遭到了几乎所有顶尖量子物理学家的反对。在过了大约二十年之后，物理学家们才开始接受这种理论。渐渐地，这种接受就变成了一种学术潮流。现在已经有不少量子物理学家认为，“多世界解释”可以很好地阐释量子现象。
到目前为止，一共出现过五种宇宙模型。
第一种宇宙模型是牛顿静态宇宙论。在这个理论中，时间会均匀地流逝，而空间则是无限地存在。这种观点存在着著名的奥尔伯斯佯谬，假定空间是无限的，并且充满了恒星；在宇宙中星辰有生有灭，但是总体上看，宇宙中的恒星数量密度保持不变。那么，就会得到这样的结论：白天和黑夜一样亮；宇宙中的各处都一样亮。总的来说，这是一种很直观的宇宙观念。而且，该理论认为在宇宙空间中均匀地分布着无限多的、静止不动的天体。
第二种宇宙模型是等级宇宙论。这种理论认为在宇宙中，每个天体及其系统都有聚集成团的倾向，例如小尺度的太阳系、星团、星系，等等。该理论认为在牛顿静态宇宙模型中存在的奥尔伯斯佯谬将不复存在，宇宙中的天体有等级和层次之分，一级比一级高，而且分布不均匀。但是，这种宇宙模型却无法解释宇宙背景辐射的现象。
第三种宇宙模型是稳态宇宙。该理论认为，宇宙中的天体不仅分布均匀、各向同性，而且在时间上还保持着稳定性，也就是认为宇宙特征在任何时间段内都是一样的。最重要的是，这种理论还提出了宇宙膨胀的猜想。因为宇宙中的各处都在不断地创造物质，所以这种膨胀一直保持着均匀的状态。但是，稳态宇宙模型却无法解决虚无中产生物质与能量的问题。
第四种宇宙模型是静态宇宙模型。这种理论是1917年爱因斯坦提出来的。爱因斯坦在广义相对论的引力场方程中引入了宇宙常数，希望能得到引力方程的解。爱因斯坦的静态宇宙观点认为宇宙是一个封闭的三维“球面”，这个球的半径是35亿光年。而所有天体则均匀地分布在这个球面上。关于爱因斯坦提出的这个宇宙模型，大多数物理学家都认为是一种理论倒退，甚至还认为这个理论以及爱因斯坦把宇宙常数引进广义相对论是爱因斯坦本人毕生出现的最大错误。
第五种宇宙模型是膨胀的宇宙学模型。1917年，德西特通过研究广义相对论引力场方程，得出了一个真空静态的宇宙模型。膨胀宇宙学模型认为，只要加入物质，宇宙就会膨胀。1922年，弗里德曼通过研究广义相对论得出了一组不同的解，每一个解都描述了一个不同类型的宇宙。这种膨胀的宇宙学模型当时并未被物理学家们所接受，因为这种宇宙模型并未被实际检测所证明。后来哈勃发现了红移的宇宙膨胀现象，但是却被物理学家们认为是伪科学。在1948年，伽莫夫提出了更为系统的宇宙大爆炸学说。在1967年所发现的宇宙微波背景辐射，极大地证明了宇宙大爆炸学说。如今在几个不同的宇宙模型中，最被人们广泛接受的就是宇宙大爆炸学说。
在1965年，美国贝尔实验室的工程师彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，这是一种各向同性的信号，与太阳系行星系统的公转和自转完全没有关系。宇宙微波背景辐射的发现有力地证明了弗里德曼的膨胀宇宙模型，同时还是宇宙大爆炸理论的证据。
而且，宇宙学家根据普朗克太空飞船搜集来的数据描绘了一张宇宙地图，在这张宇宙地图中存在着异常情况，关于这种异常情况，物理学家的解释是有可能是其他宇宙的引力拖拽造成的。这说明，除了我们这个宇宙外还存在着其他宇宙。
1979年，艾伦·古思通过观察研究提出了宇宙膨胀理论，这是对宇宙大爆炸理论的第一次重大修改。古思提出了超级膨胀理论，即认为在宇宙诞生的时候经历了涡轮增压式的快速膨胀，而这种膨胀的速度远远超过了大多数物理学家们的想象。
后来，物理学家安德烈·林德又提出了一个新版的宇宙膨胀理论，这种理论不仅消除了以前宇宙膨胀理论中存在的一些缺陷，还给平行宇宙的出现提供了理论可能。
在林德宇宙膨胀理论中，一个宇宙会随机地在时间和空间上自动发生破裂，然后其他宇宙就从这个宇宙中萌生出来，就像一个不断膨胀的气泡破裂，产生几个气泡一样。
在这个理论中，我们所生存的宇宙会自动发生破裂，从而诞生另一个宇宙。而且我们所生存的宇宙也可能通过破裂的方式从其他宇宙中诞生。
这种理论是建立在量子物理基础上的。量子理论认为，所有事情都有可能会发生，不管这些可能发生的事件是多么奇怪和不可思议。在量子理论中，电子的最基本特征就是不确定性。也就是说，一个电子有可能存在于任何地方，同时存在于围绕着原子核的所有地方。而且，围绕着原子核的电子云也说明了电子可以同时出现在不同的位置。而平行宇宙就是建立在电子位置不确定的基础上的。
平行宇宙理论认为，自从宇宙诞生起，就已经破裂过无数次，而且宇宙数量的增长是以几何级数增长的，这种几何级数增长的特点就是无穷多。在众多的平行宇宙中，我们所身处的宇宙只不过是其中一个罢了，除了这个宇宙外还存在着许多宇宙。
大多数物理学家认为即使平行宇宙真的存在，对于我们而言也没有任何意义。因为无论另一个宇宙中到底发生了什么，都和我们所在的宇宙没有任何物理接触。
虽然平行宇宙的观点已经被大多数人所接受，但是依然有人不愿意相信。持反对意见的物理学家认为，宇宙破裂并萌生平行宇宙，从严格意义上来说只是一种误解。
因为这种理论实在太大惊小怪了。平行宇宙的理论起源于一个小小的电子是从左边还是右边通过的问题，为了解决这个微观世界的问题，物理学家就提出了平行宇宙的观点，兴师动众地牵扯到宇宙的分裂。总的来说，平行宇宙的理论实际上就是牺牲宏观的宇宙来迎合微观世界电子的随机选择。
对于这种理论，有的物理学家说：“我仍然清晰地记得，我第一听说平行宇宙理论时的震惊。这相当于100个略微不同的自我拷贝，都在不断地破裂成进一步的拷贝，最后只能变得面目全非。有关平行宇宙或多世界的理论是很难符合常识的，甚至可以说这种理论就是一种彻头彻尾的精神分裂症。”
平行宇宙理论属于宇宙学的一种，而宇宙则是指自然界一切物质的总和。在宇宙学中研究某种天体运动是不可避免的，但这只是手段，并非目的。宇宙学就是研究借助天体运动所提供的信息，进而研究宇宙的整体行为。也就是说，我们需要通过目前对天体的观测探讨有关宇宙遥远的过去和未来。
在研究宇宙的过程中是需要遵守一定的原理的，其中物理定律就是必须遵守的。也就是说，不论在宇宙的任何地方，物理定律都适用。但是由于微观世界的不确定性，所以物理定律对量子世界来说基本不适用。
在平行宇宙的理论中涉及了宏观世界和微观世界。其中，宏观世界的特点就是确定性和可预测性，但是微观世界的特点则是不确定性或是随机性。在宇宙中，所有物质都同时具有宏观确定性和微观不确定性两种特征。
平行宇宙理论的提出意味着，我们长久以来所认为的唯一宇宙不再具有霸权，它只不过是一个在我们看来更宏大的宇宙而已。不过到目前为止，有关平行宇宙的问题还只是纯理论性的，因为不论是实验还是观测，都无法证明自然界中存在着平行宇宙。
在物理学界每提出一个新的观点，都不会立刻得到物理学家们的支持，但是随着时间的流逝，这些新观点得到了观测与实验的证实后就会被人们所接受，例如伽利略通过望远镜观测，进而证明了日心说的正确性；爱因斯坦的广义相对论被原子弹的出现证明了，等等。但是我们同时也要认识到，借助实证主义的观点去解释自然界已经过时了，例如平行宇宙和暗物质理论。
宇宙中的暗物质和暗能量
宇宙中的普通物质都是我们所知道的同类原子组成的。原子核是由质子和中子组成，围绕着原子核旋转的电子数目和质子数目相同，只不过当原子被电离时，会有一些电子被剥夺掉。当原子进行结合的时候，就会变成分子，而分子则可以结合成我们所看到的所有物质。由于原子能够发光的特性，所以我们可以肯定恒星是由原子构成的。
但是，当天文学家把目光放到更为宏大的天体上时，例如星系外部或者整个星系团，就会发现那些发光的天体和恒星中能够看见的物质量，根本无法通过引力把这些天体捆绑在一起。所以天文学家就提出了一种新的物质形式，并称之为暗物质。暗物质本身由于太暗，所以不能通过其辐射被人发现。
其实在很早以前，物理学家就已经发现：人类到目前为止所观察到的许多天体现象根本无法用已知的牛顿力学体系和广义相对论进行解释，尤其是那些高速运转的河外星系团。
由于这些河外星系团的运动速度太快，所以从传统的物理学观点看，高速度一定无法让河外星系团稳定存在，而且一定会立刻土崩瓦解。可是这些河外星系团依然在运转着，并未消失，这说明河外星系团中天体的实际质量要远远高于人们所观测到的结果。面对这种情况，爱因斯坦提出了一个新的观点，即认为宇宙中很可能存在着人类目前科技不能发现的暗物质和暗能量。
关于宇宙是由什么构成的问题，科学家们通过长达一个世纪的研究终于得出了结论，即我们的宇宙是由大约100多种不同类型的原子构成的。这些原子都可以在元素周期表上找到。不过，天文学家在研究宇宙年龄时的一些意外发现击破了这种理论。
在20世纪，地质学家利用岩石中残存的反射性元素估算出了地球的年龄。后来天文学家为了了解宇宙的年龄，通过发射WMAP卫星来测量大爆炸的回波，进而得出了宇宙是137亿年前诞生的权威答案。
但是，同时WMAP通过测量发现，在宇宙中除了物质之外还存在着一些完全不知道起源的、神秘的、不可见的东西，这种东西就是爱因斯坦所说的暗物质，而且暗物质在宇宙中占据了总质量的99%以上，例如暗物质在银河系的普遍和丰富程度十分高，其质量是所有星球质量的10倍。这一测量结果说明，宇宙是由全新的、不可见的暗物质和暗能量形式所支配。虽然这种暗物质我们看不见，但是却可以被科学家间接地观察到，因为暗物质可以使光线变得弯曲，就像光线在玻璃中传递一样，因此科学家可以通过暗物质所产生的扭曲光线来进行观察。
对于爱因斯坦所提出的“暗物质和暗能量”的全新观点，有不少物理学家都认可了，认为爱因斯坦早年作出的这种判断是完全正确的，在宇宙中暗物质和暗能量确实是存在的，而且暗物质和暗能量所起到的作用远远超过了常规物质。
不过，对于暗物质和暗能量的研究在物理学界是一项巨大的挑战，因为想要解释清楚暗物质和暗能量就必须依靠超弦理论、多维空间，甚至还需要搞清楚宇宙大爆炸之前所发生的事情。
就在物理学家们开始接受和研究暗物质的时候，爱因斯坦却公开表示：“暗物质的观点是我在科学生涯中出现的最大失误。”爱因斯坦之所以这么认为，是因为暗物质的理论明显破坏了广义相对论理论的完美。
物理学家们之所以积极研究暗物质和暗能量，是因为暗物质很可能是宇宙中最高级的能量转化模式。到目前为止，人类所知道的最高能量转化形式就是核反应。在核反应的前后会出现一些质量亏损，而这些亏损的质量最终会以巨大的能量形式出现。也就是说，那些亏损的质量就好比暂时消失不见的原子，而原子不会彻底消失，只是进行转化而已，最终转化成了巨大的能量。暗物质能量的转化模式与普通物质完全不同，在转化过程中暗物质会将所有客观存在的质量全部亏损掉，这些亏损的质量直接、全部转化成为巨大的能量。
在物理学理论中，反物质与暗物质是完全不同的两个概念。总的来说，反物质就是由反基本粒子组成的。而且，每个基本粒子都存在着相对应的反基本粒子。基本粒子与反基本粒子之间虽然质量相同，但是电性相反，而且自旋的方向也相反。例如，质子带正电，而反质子则带着相同的负电。当普通物质与反物质相遇的时候，就会出现一种不是你死就是我亡的局面，也就是发生湮灭反应，这是第三种核反应，与聚变和裂变的核反应都不同。在这种湮灭的过程中，不论是普通物质还是反物质全部转化为能量，这种能量的威力都远远大于聚变和裂变这两种核反应形式。
而暗物质则是指不同于正常物质的物质形式，在宇宙中不发光也不吸收光，正因为暗物质的这种特殊，所以我们才很难在宇宙中寻找到它们的踪迹。尽管如此，暗物质的引力却无时无刻不在影响着宇宙的演化。所以天文学家如果想要正确判断宇宙演化的趋势，就必须寻找到宇宙中的暗物质并准确估算暗物质比重，只有这样才能进一步了解暗物质在宇宙发展和演化中所起到的决定性作用。
反物质火箭
在日常生活中，反物质并不存在。但是在宇宙刚刚形成的时候，反物质却可能是与物质同等重要的存在。那么，什么是反物质呢？反物质具体是指可以百分之百地将物质转化成为能量的特殊物质形式，依据的是把物质和其镜像反物质结合的原理。也可以说反物质就是物质的对立面，带有反电荷。例如，一个普通电子所携带的是负电荷，那么一个反电子携带的电荷就是正电荷。而且当反物质与普通物质接触后就会湮灭，湮灭的同时还伴随着大爆炸。这种大爆炸意味着反物质所具有的巨大能量，例如一茶匙的反物质所产生的能量足可以摧毁一座大型城市。
这个世界上的所有物体都是由原子构成的，而原子的动力是电。原子所带的电是中性的，因为原子的组织成分中带有等量的正电荷与负电荷。原子所携带的电荷总是处于一种平衡的状态，这是原子中单个正电荷以电的形式与负电荷结合的结果。
虽然原子中的电荷总是保持着平衡的状态，但是其内部的质量分布并不平均，正电荷的质量比较大，而负电荷的质量却很小。这样一来，宇宙就会处于一种不平衡的状态。
后来经过科学家的研究发现，原子并非是最小的粒子，它还可以再分割。所以一个原子就像一个微型的太阳系一样，电子围绕着原子核进行旋转，而位于中心的原子核则包含着质子。在一个原子中，电子携带负电荷，质子携带正电荷。这样一来，原子内部的电荷分布状态就变成了外层是负电荷的电子云，中间是正电荷的原子核。
以上所说的只是普通原子，经过物理学家的研究发现，在宇宙中还存在着许多亚原子粒子，这种奇特的粒子通常与我们的日常生活毫无关系。
在一个由普通原子构成的物质中，原子结构的电本性是隐藏着的，也就是呈现出电中性的特点。但是如果把这个普通的原子放到一个强电场中，那么就会出现电扭曲的现象，正负电荷会被分离开来，正电荷在一边，负电荷在另一边。当这个强电场被切断的时候，原子中的电荷就会恢复原状，这种力被称为电恢复力。
除了原子本身所具有的电恢复力之外，还存在着另一种最基本的电恢复力，但是与微观的原子不同，是有关宏观世界的电恢复力。
在宇宙大爆炸理论中，宇宙起源于一场大爆炸。在大爆炸和宇宙诞生之前，只有“虚空”的存在。虚空被认为是一种至轻至薄的可能结构，而且是电中性的虚空，就像一个处于普通状态下的原子一样。
后来发生了大爆炸，这种大爆炸中释放出来的力分离了虚空中的电中性，分成了粒子与反粒子。在宇宙大爆炸发生之后，宇宙迅速地降温与不断地进行膨胀。这样一来，那些不稳定的反粒子就逐渐衰变掉，只剩下我们所知道的粒子。不过也有物理学家认为，在宇宙中反粒子并未衰变，只是我们还未寻找到它们的踪迹而已。
不管在宇宙大爆炸最初所产生的反粒子到底去了哪里，总有一天它会回来，那一天就是电恢复力产生作用的时候。当大爆炸时所产生的能量都消耗殆尽之时，粒子与反粒子就会在电恢复力的作用下重聚在一起，那个时候的宇宙又重新恢复到“虚空”状态。
由于反物质本身具有十分强大的能量，所以我们可以把反物质作为火箭的理想燃料，制造出反物质火箭。这样一来，当我们进行星际探索和旅游的时候，不仅可以很快到达目的地，还可以节约许多燃料。物理学家认为，想要到达火星，只需要4毫克的反物质就可以了。
在使用反物质作为火箭的燃料时，操作起来十分简单，只要把一些反物质粒子放入火箭的燃烧室就可以了。因为火箭燃烧室内的普通物质会和反物质粒子进行结合，进而产生巨大的爆炸，这种爆炸就是一种助推力，把火箭发射到遥远的星际中。
不过在利用反物质粒子作燃料的时候，首先需要考虑我们要到哪里去寻找反物质粒子。虽然在理论上，大多数物理学家已经认定宇宙中存在反物质粒子，但是却从来没有找到过反物质粒子的踪影。物理学家们虽然不知道该去什么地方寻找反粒子，但是却知道该如何制造出反粒子。到目前为止，物理学家已经可以制造出反电子、反质子和反氢原子，其中反电子会围绕着反质子旋转。
物理学家通过模仿宇宙大爆炸的环境制造出了反粒子，在这种模拟的大爆炸中，电中性的“虚空”被分成了粒子和反粒子。第一次被发现的反粒子是电子的反物质对应物，质量很轻，而且带着一个单位的正电荷，并被称为正电子。
除了模拟宇宙大爆炸这种方式之外，还有一种方式，那就是利用粒子加速器或者是原子击破器。在实验室内，物理学家会把一束高能粒子射向目标，进而产生一些含有反质子的碎片。然后物理学家再利用强大的磁铁把反物质从普通物质中分离出来。这样反质子的速度会减慢，并与反电子结合形成反氢原子。
在制造出反粒子之后，必须把这些反粒子好好保存起来。因为物质粒子一旦有机会，就会大肆地对反粒子发起攻击，然后在湮灭反粒子之后产生一阵阵辐射爆炸。
想要利用反物质，就必须大批量地制造出反物质。其中，利用类似于粒子加速器的原子击破器是唯一可行的方式。不过这种方式的背后往往需要雄厚经济基础的支持，因为这种生产反物质的原子击破器十分昂贵。
在2004年，欧洲核子研究组织就利用原子击破器制造出了几万亿分之一克的反物质，但是却耗费了2000万美元。如果我们真的要制造出一个反物质火箭，利用反物质作为火箭推助力的燃料，那么势必会耗费掉全球的财富。
在第二次世界大战期间，有不少优秀的物理学家投入到原子弹这种大规模、毁灭性的武器的发明工作中。这些物理学家有贝特、费米、费恩曼和劳伦斯。在20世纪30年代初期，劳伦斯首先发明了回旋加速器，这是一种能把带电粒子加速到高能量的机器。这种原子加速器可以成为打碎原子核的有力锤头。因为发明了原子击破器，所以劳伦斯获得了1939年的诺贝尔物理学奖。
这些科学家为原子弹的研发做出了巨大的贡献，所以在第二次世界大战结束后，被美国公众认为是“二战”的英雄和魔术师。他们被视为英雄的原因是原子弹不仅让美国在第二次世界大战期间占据武器优势，在之后的苏联、美国的冷战中也占据了核武器优势。被视为魔术师的原因是，这些物理学家们可以使物质的微小碎片产生巨大的爆炸和威力。
但是，这些物理学家在制造并完善核武器的时候心里却充满了矛盾。一方面，他们需要履行爱国义务，研究出核武器；另一方面他们又需要面临良心与人性的考验，他们把杀伤性这么大的武器带到世界上来，或许是一场巨大的灾难。所以，在第二次世界大战结束后不久，这些物理学家认为他们已经完成了爱国义务，纷纷嚷着要退出核武器工程，回到原来的大学中继续他们纯粹的研究工作。
既然制造反物质的成本如此之高，那么我们只能从宇宙中寻找反物质了，这需要我们在宇宙中找到一颗反物质陨星。如果确定了反物质在宇宙中大量聚集的位置，那么我们就可以利用大型电磁网进行收集。如果在宇宙中存在反物质恒星，那么这颗恒星会像普通恒星一样衰亡，最终形成一个黑洞，而且这个黑洞与普通恒星所形成的黑洞看起来完全相同。因此我们可以认为，宇宙中的反物质或许被黑洞给囚禁了。
寻找宇宙中的反物质行动在1998年就已经开始了。“发现号”航天飞机上载着2吨重的阿尔法磁谱仪，简称AMS，这是进行粒子物理实验的重要仪器。AMS的主要任务就是在宇宙中寻找反物质。AMS探测器会在地球大气层这个保护层之上的宇宙线部位仔细地检测其组织成分。
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