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宇称不守恒定律_宇称不守恒定律的意义
对称,定律,原子核宇称不守恒定律_宇称不守恒定律的意义
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
11. 宇称不守恒的影响
诺贝尔奖只是宇称不守恒一个很小的注脚。
杨振宁和李政道在1956年10月发表了《对于弱相互作用中宇称守恒的质疑》的论文,吴健雄随后给了实验验证,诺组委立马把1957年的诺贝尔奖颁给了35岁的杨振宁和31岁的李政道。
要知道爱因斯坦在1905年提出来光量子说和狭义相对论,1915年完成广义相对论,然后诺组委一直拖拖拉拉到1921年,也就是爱因斯坦42岁的时候才给颁奖。
因为宇称不守恒(即便只是在弱相互作用下)并不是一个局部的理论发展,它影响了整个物理学界的方方面面,是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本革命。
我在前面花了很大的篇幅给大家介绍了为什么对称在20世纪物理学里这么重要(对称对应守恒律),特别是爱因斯坦的相对论在时空对称方面取得的巨大成就,还有量子力学里对对称的极度重视,使得那时候人们对对称的信仰和依赖丝毫不比20世纪之前人们对牛顿绝对时空观的依赖弱。
20世纪初,洛伦兹、彭加莱这些人都已经走到狭义相对论的门口了,但是就是不愿意放弃牛顿绝对时空的概念,因此被年轻的爱因斯坦后来居上。
20世纪50年代的时候,全世界都在为θ-τ之谜绞尽脑汁,但是费曼、泡利、朗道这样的物理学大师都不愿意假设宇称不守恒,从而让年轻的杨振宁和李政道后来居上。
他们不愿意放弃宇称守恒,因为这些大师们太清楚对称在物理学的重要程度了,而且基于他们的审美观念,他们绝不愿意相信上帝会是一个左撇子。
宇称不守恒的发现震碎了人们对上帝绝对对称的信念,迫使人们重新思考对称的问题,这一转向导致了后来许多深刻的发现。
人们慢慢发现,上帝虽然喜欢对称,但是并不喜欢绝对对称,因为绝对对称必然导致大家都一样,从而缺乏生机(你想想如果全世界的人都长一个样,那将是多么恐怖的一件事)。
假设宇宙在初期都是绝对对称的,那么所有的粒子和相互作用都一样,那么怎么会有后来引力、电磁力、强力、弱力的区分呢?
所以,最开始的对称在一定条件下是会慢慢变成不对称的,这样对称就破缺了,对称破缺之后就出现了不同的东西。
比如现在已经知道了的:电磁力和弱力在早期就是完全同一种力,叫电弱力,后来随着宇宙的环境温度慢慢变化,发生了对称破缺,电弱力就分成了现在的电磁力和弱力两种。
电磁力和弱力的统一是二战后物理学的一个巨大成就,统一他们的是一种被称为杨-米尔斯的理论,而这个杨-米尔斯里的这个杨,正是我们这篇文章的主人公之一的杨振宁。
其实,除了已经完全统一了的电弱相互作用,现在用来描述强相互作用的量子色动力学也是一种杨-米尔斯理论。
正因如此,杨-米尔斯方程在现代物理学里极为重要,这是继麦克斯韦方程组和爱因斯坦引力场方程之后最为重要的一组方程。
相比给杨振宁先生了带来诺贝尔奖的宇称不守恒,杨-米尔斯方程才是杨振宁先生的最高成就,也是东方人在物理学上的最高成就。
关于杨-米尔斯方程的事情,我在后面会用更大的篇幅给大家做更详尽的介绍。
虽然杨米尔斯-方程和规范场很复杂,但是我会尽力用极通俗的语言和清晰的逻辑给大家理清楚,怕错过的盯住我的公众号就行了,公众号里都是我自己写的文章。
其实大家也不要有畏惧心理,不要被一堆公式吓住了,宇称不守恒一样很麻烦很复杂,可是,一路看到这里来的朋友,我相信对宇称不守恒的事情基也基本上搞清楚了。
看,现代物理也没想象的那么可怕~
12结语
在文章的最后,我想跟大家聊点科学以外的事情。
宇称不守恒震惊了全世界以后,人们开始想到,为什么偏偏是两个中国人(宇称不守恒的论文发表于1956年,杨振宁和李政道加入美国国籍的时间分别为1964年和1962年,所以那会儿他们还都是中国国籍)引导物理学界跨过了这道坎,解决了一个“物理学理论根本结构”的问题?
而坚持要做验证宇称是否守恒实验的,也是一个刚刚加入美国国籍的华裔科学家吴健雄。
美国一位杂志编辑坎佩尔推测,也许东西方的某些文化差异促使中国科学家去研究自然法则的不对称。
《科学美国人》的编辑,著名的科学作家马丁·加德纳更是认为,中国文化素来就重视不对称,在中国文化里极为重要的太极图就是一个非对称分割的圆,这里的黑白两色代表阴和阳。
阴阳表示了自然界、社会以及人的一切对偶关系,如善恶、美丑、雌雄、左右、正负、天地、奇偶、生……无穷无尽。
而且最美妙的是每一种颜色重都有另一种颜色的一个小圆点,这意思是指出阴中有阳,阳中有阴;美中有丑,丑中有美;生中有,中有生;对称中有不对称,不对称中有对称……这种不对称的思想传统也许早就使杨振宁和李政道受到了潜移默化、耳濡目染的影响,从而使他们比重视对称的西方科学家更容易打破西方科学传统中保守的一面。
太极图我们再熟悉不过了,阴阳相生相克的道理我也明白。马丁·加德纳的说法到底有没有道理,长尾科技就不在这里妄下结论了,留给大家自己思考吧。
最后,经过后来几十年的研究,人们对弱相互作用下宇称如何不守恒已经基本弄清楚了,但是对宇称为什么会不守恒仍然是一头雾水,特别是为什么宇称在其它三种相互作用下守恒,偏偏在弱相互作用下不守恒。
这个接力棒,就交给你了~
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本文到此结束,希望对大家有所帮助呢。
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