在弱相互作用中,相互鏡像的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是不對(duì)稱(chēng)的,這一點(diǎn)已被鈷60的吳健雄所證實(shí)。宇稱(chēng)不守恒不是局部的理論進(jìn)展,它影響了整個(gè)物理領(lǐng)域的方方面面,是分子、原子和基本粒子物理的基礎(chǔ)。對(duì)稱(chēng)性在20世紀(jì)物理學(xué)中非常重要。
什么是宇稱(chēng)不守恒?宇稱(chēng)不守恒定律是指在弱相互作用中互為鏡像的兩種物質(zhì)之間運(yùn)動(dòng)的不對(duì)稱(chēng)性,著名物理學(xué)家吳健雄用鈷60驗(yàn)證了這一點(diǎn)。直到1956年,科學(xué)界一直認(rèn)為宇稱(chēng)是守恒的,也就是說(shuō),一個(gè)粒子的鏡像與其本身完全相同。1956年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)和粒子的自旋、質(zhì)量、壽命和電荷完全相同。大多數(shù)人認(rèn)為它們是同一個(gè)粒子,但衰變?yōu)閮蓚€(gè)介子,衰變?yōu)槿齻€(gè),說(shuō)明它們是不同的粒子。另一方面,對(duì)稱(chēng)性反映了不同物質(zhì)形態(tài)在運(yùn)動(dòng)中的共性,對(duì)稱(chēng)性的破壞使它們表現(xiàn)出各自的特點(diǎn)。
就像圖案一樣,對(duì)稱(chēng)是唯一不會(huì)破壞它的東西。雖然看起來(lái)很有規(guī)律,但同時(shí)又顯得單調(diào)刻板。只有基本對(duì)稱(chēng)但不完全對(duì)稱(chēng)才能構(gòu)成美麗的建筑和格局。大自然就是這樣的建設(shè)者。自然界在構(gòu)建像DNA這樣的大分子時(shí),總是遵循復(fù)制的原理,按照對(duì)稱(chēng)的螺旋結(jié)構(gòu)將分子連接在一起,螺旋結(jié)構(gòu)的空間排列完全相同。但在復(fù)制過(guò)程中,與精確對(duì)稱(chēng)性的微小偏離,會(huì)在大分子的排列順序上創(chuàng)造新的可能,從而使更便于復(fù)制的圖案進(jìn)展更快,形成發(fā)展過(guò)程。
用一個(gè)類(lèi)似的例子來(lái)說(shuō)明問(wèn)題:假設(shè)有兩輛車(chē)是彼此的鏡像。A車(chē)駕駛員坐在左前座,油門(mén)踏板靠近右腳。而B(niǎo)車(chē)的駕駛員坐在右前座,油門(mén)踏板在左腳位置?,F(xiàn)在A車(chē)駕駛員順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙,發(fā)動(dòng)汽車(chē),用右腳踩油門(mén)踏板,以一定速度驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。B車(chē)的司機(jī)做了完全一樣的事情,只是交換了一下左右。——他逆時(shí)針發(fā)動(dòng)汽車(chē),左腳踩油門(mén),踏板的傾斜度和a保持一致,那么B車(chē)現(xiàn)在會(huì)怎么動(dòng)呢?
按照我們正常的思維,兩輛車(chē)應(yīng)該以完全相同的速度朝同一個(gè)方向行駛。不幸的是,這正是我們所想的。在粒子世界里,不一定是這樣。吳健雄的實(shí)驗(yàn)證明,在粒子世界里,兩輛車(chē)會(huì)以完全不同的速度行駛,而且方向可能不一樣。這樣,世界以不可思議的方式展示了宇稱(chēng)不守恒。
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