宇稱不守恒定律的發現楊振寧、李政道和吳健雄是中國老百姓耳熟能詳的名字,他們的事業巔峰和“宇稱”緊緊聯系在一起。
用科學家的話說,宇稱是內稟宇稱的簡稱。它是表征粒子或粒子組成的系統在空間反射下變換性質的物理量。在空間反射變換下,粒子的場量只改變一個相因子,這相因子就稱為該粒子的宇稱。我們也可以簡單地理解為,宇稱就是粒子照鏡子時,鏡子里的影像。以前人們根據物理界公認的對稱性認為,宇稱一定是守恒的。這就像有正電子,就一定有負電子一樣。楊振寧教授1951年與李政道教授合作,并于1956年共同提出“弱相互作用中宇稱不守恒”定律。
這個道理其實很簡單。對稱性反映不同物質形態在運動中的共性,而對稱性的破壞才使得它們顯示出各自的特性。如同建筑和圖案一樣,只有對稱而沒有它的破壞,看上去雖然很規則,但同時顯得單調和呆板。只有基本上對稱而又不完全對稱才構成美的建筑和圖案。大自然正是這樣的建筑師。當大自然構造像DNA這樣的大分子時,總是遵循復制的原則,將分子按照對稱的螺旋結構聯接在一起,而構成螺旋形結構的空間排列是全同的。但是在復制過程中,對精確對稱性的細微的偏離就會在大分子單位的排列次序上產生新的可能性,從而使得那些更便于復制的樣式更快地發展,形成了發育的過程。因此,對稱性的破壞是事物不斷發展進化,變得豐富多彩的原因。
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