「長久以來,物理學家認為,自然具有不同形式的對稱性。在與現(xiàn)實世界相對的“鏡中世界”,左右被顛倒,物質(zhì)變成了反物質(zhì),但現(xiàn)實世界的物理定律在此仍然成立。 然而,一些基本粒子的衰變過程讓這一說法受到了質(zhì)疑。1956年,楊振寧和李政道提出理論,認為在弱相互作用中宇稱(chèn)不守恒。 這一理論隨后被鈷-60原子的β衰變實驗所證實。」 楊振寧和李政道憑什么能得諾貝爾獎?讀懂諾貝爾獎官網(wǎng)楊振寧主頁的這段介紹,我們就能找到答案。 視頻在這里 看完你就知道楊振寧有多強了 “對稱性”是推動物理學發(fā)展的基礎(chǔ)原則之一,也是物理之美的代名詞。 而美的背后,往往隱藏著真理本身。 物理學家們相信,大自然應(yīng)當遵循一套美麗且單純的基本設(shè)計原則,而對稱性就是它的基本特征之一。 在物理學中,如果我們對物理定律進行某種操作,而定律仍然成立,那么我們就說,這個物理定律在某種操作下是對稱的: 比如說,不管你如何轉(zhuǎn)動自己的視角,從任何角度觀察,籃球都按照牛頓定律的預(yù)言掉入籃筐。 也就是說,牛頓定律在旋轉(zhuǎn)操作下保持不變,因此具有旋轉(zhuǎn)對稱性。實際上至今為止,人類發(fā)現(xiàn)的所有物理定律,都是旋轉(zhuǎn)對稱的。 而我們要討論的,是另一種顯而易見的對稱,也就是鏡像對稱,或者叫左右對稱。 無論是物理學家還是普通人,都默認鏡子內(nèi)外的世界遵循著同樣的物理規(guī)律。雖然在鏡中,人的左右手互換了,但籃球仍然會在牛頓定律的指引下掉進籃筐。 也就是說,在三維坐標系經(jīng)過鏡像變換,其中一維被反轉(zhuǎn)之后,物理規(guī)律仍然不變。物理學家將這種對稱性稱為“宇稱守恒”。 和其他對稱性一樣,“宇稱守恒”被默認成一條不言自明的真理。 按照李政道的說法,“從經(jīng)典物理學開始到近代物理學,包括力學、 電磁學、引力場、弱作用理論、原子、分子和核子構(gòu)造在內(nèi),一切的物理理論,在1956年以前,都是左右對稱的。” 但在1956年,時年35歲的楊振寧和31歲的李政道,聯(lián)手擊破了對稱性的神話。 那年5月,楊振寧開車去紐約的哥倫比亞大學找李政道討論某個奇怪的粒子問題(θ-τ之謎)。隨著討論的深入,一個大膽的想法擊中了他們: 如果放棄對稱性原則,假設(shè)宇稱守恒在四大自然力之一的弱力過程中不成立的話,那就能解決她們面臨的難題。 |
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