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什么是宇稱不守恒?

 昵稱11935121 2018-03-19

在回答題主的問題之前,先提一個問題,中國第一個獲得諾貝爾獎的是誰呢?是莫言還是屠呦呦奶奶?

如果你的答案是以上的任何一個,那么恭喜你,你答錯了。

第一個獲得諾貝爾獎的中國人是楊振寧和李政道,他們于1957年獲得諾貝爾物理獎,而當時他們還沒有加入美國籍。

少年楊振寧

帥哥李政道

而他們獲得諾貝爾物理獎的成果就是宇稱不守恒。

說了宇稱不守恒的提出者,下面說一下宇稱不守恒的歷史。

還是先引用一段原文吧。

丁儀拿起撂在地板上的一瓶白蘭地,把兩個臟兮兮的杯子分別倒?jié)M,遞給汪淼一杯,后者謝絕了?!皯搼c祝一下,我們發(fā)現(xiàn)了一個偉大的定律:物理規(guī)律在時間和空間上是均勻的。人類歷史上的所有物理學理論,從阿基米德原理到弦論,以至人類迄今為止的一切科學發(fā)現(xiàn)和思想成果,都是這個偉大定律的副產(chǎn)品,與我們相比,愛因斯坦和霍金才真是搞應用的俗人?!?/blockquote>

這是三體中丁儀的一段話,就是說最顯而易見的道理,宇宙間有統(tǒng)一的物理定律,其實六分儀說的就是諾特定理。

艾米.諾特

諾特定理有傳奇的女數(shù)學家諾特提出,是物理學的中心理論,關于這位女數(shù)學家的傳奇,以后會在頭條號文章中說,現(xiàn)在直說諾特定理。

諾特定理就是說對于每個局部作用下的可微對稱性,存在一個對應的守恒流。由此可以得出一些很基本的推論,例如動量守恒和能量守恒,說清楚一點就是物理定律不隨著時間和空間的改變而改變,其實也就是六分儀的那句話。

諾特定理是基于對稱的,想想其實也是,例如我們有左手就有右手,照照鏡子,會發(fā)現(xiàn)鏡子里的人和我們本人一模一樣,只不過是對稱的。

于是物理學家們就認為世界是對稱的,這方面尤其以天才物理學家泡利最執(zhí)著,關于泡利的故事可以參見我在頭條號的文章《泡利:愛因斯坦的繼承人,縱橫物理世界的上帝之鞭》,這里就不多說了,泡利認為:上帝不是一個弱左撇子。這句話起源于他和來自中國的年輕人楊振寧和李政道的交往。

在上世紀五十年代,物理學家們發(fā)現(xiàn)了兩種介子,τ和θ,這兩種介子運動規(guī)律完全相同,基本就是雙胞胎,甚至物理學家們干脆就認為他們就是一種介子,可問題就在于他們衰變以后,τ介子衰變成了三個π介子,θ介子衰變成了兩個π介子,按理說,雙胞胎生的孩子基因應該相同,那多出來的一個π介子哪里來的,莫非是隔壁老王幫忙?這個比喻有點粗俗,咱們換個說法,就好像你照鏡子時,鏡子里的你突然長出了第三只手,是不是有點恐怖?

物理學家們對此百撕不得其姐,不對,是百思不得其解,要么是眼花了,要么是鏡子錯了,物理學家們做了很多實驗,證明眼睛好好的,沒有花,那么鏡子錯了,不可能啊,鏡子證明會錯呢?

在物理學發(fā)展史中,經(jīng)常會出現(xiàn)這種情況,對于普通人來說,都是盡力去修正理論,而對于天才來說,干脆就顛覆理論。這方面最好的例子是愛因斯坦,當初由于邁克爾遜莫雷實驗出現(xiàn)的以太零結果,洛倫茲提出了洛倫茲變換來修正牛頓力學,可愛因斯坦干脆就廢除了以太,于是相對論就誕生了。

這次的天才是來自中國的楊振寧和李政道,兩個年輕人認為干脆是鏡子錯了不就完了,在弱相互作用下,粒子根本就不符合宇稱守恒,這就是劃時代的論文《宇稱在弱相互作用下守恒嗎?》.

他們把論文寄給了天才泡利,泡利號稱物理界的上帝之鞭,在物理界混,不被泡利抽兩鞭子出門都不好意思給人打招呼,泡利果然就抽了兩鞭子,“我不相信上帝是一個弱左撇子,我準備押很高的賭注,賭那些實驗將會顯示……對稱的角分布……”,“對稱的角分布”指的就是宇稱守恒,言下之意,泡利認為年輕人的想法根本就不值一提。

不過這次的鞭子抽在了泡利的臉上,也幸虧沒人和泡利打賭,否則泡利就傾家蕩產(chǎn)了,因為在泡利說這話的兩天前,被泡利稱為“無論作為實驗物理學家還是聰慧而美麗的年輕中國女士”吳健雄博士就發(fā)出了證明“宇稱不守恒”實驗的論文。

吳博士笑靨如花,泡利卻有些落寞

這個結論意義重大,在宇宙之初,會產(chǎn)生物質(zhì)和反物質(zhì),正是因為這一點點不對稱性,會使得物質(zhì)多一點點,其余的物質(zhì)和反物質(zhì)湮滅了,這多出的一點點物質(zhì)就產(chǎn)生了今天的美麗世界。

1957年,來自中國的楊振寧和李政道獲得了諾貝爾獎,遺憾的是聰慧而美麗的年輕中國女士吳健雄博士,吳博士的經(jīng)歷更加傳奇,她就是《第二次握手》中丁潔瓊女士的原型。

最后再說一下楊振寧先生,最近霍金先生去世,人們紛紛冠以“當世最偉大的物理學家”的稱號,這有些過譽了,只要楊振寧先生在世,任何人不能以此代稱,楊振寧先生是和牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋并稱的偉大物理學家。

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