量子講堂第四期：楊振寧是一位偉大的物理學家，楊振寧提出的宇稱不守恒理論顛覆了傳統(tǒng)物理學乃至哲學對于這個世界的認知，原來上帝并不喜歡簡單、完美，這個世界是不對稱的。

宏觀世界的宇稱守恒是否適用于微觀世界？

在物理學中有幾個不可動搖的真理，例如質量守恒定律、能量守恒定律、信息守恒定律，這些定律在我們的初中課本中都出現(xiàn)過，它們也很好理解，但宇稱守恒定律對于我們則是相對陌生，宇稱守恒究竟是指的什么呢？

宇稱守恒：指的是物理定律上的一種對稱關系，通俗來說如果兩個粒子互為鏡像，舉例：一個粒子順時針自旋，另一個粒子逆時針自旋，那么兩個粒子都可以將對方視為鏡子中的自己，即這兩個粒子互為鏡像，那么這兩個粒子就會呈現(xiàn)一種對稱關系，它們除了自旋方向之外，具有完全相同的物理性質，這就是宇稱守恒，對稱的方式有很多種，例如粒子與反粒子，互為鏡像的粒子運動方式相同等等，就像我們日常照鏡子一樣，除了鏡子中的自己與自己的左右方向相反之外，鏡子中的自己與真實的自己是完全相同的。

上帝制造的世界真的是完美對稱的嗎？

對于這個問題，絕大多數(shù)的人都相信這個世界是完美對稱的，因為從人類的角度來說，人們喜歡這個世界是規(guī)律的、是完美的，這樣人類就可以通過規(guī)律去推斷宇宙的過去與未來，如果這個世界是不對稱的、是隨機的，那么很多科學就像失去它存在的意義，這個觀點從伽利略—牛頓經典力學創(chuàng)建以來就被人們廣泛的所接受，不過20世紀初誕生了量子力學是對于這個觀點的一次嚴重挑戰(zhàn)，量子力學竟然讓上帝擲起了骰子？很多物理學家表示難以接受，這里有點跑偏，回到主題，宇稱守恒理論被提出后相繼被萬有引力、電磁力、強力這三種力基本所驗證，宇稱守恒成為了與質量守恒定律、能量守恒定律、信息守恒定律一樣不可被動搖的真理。

一對奇怪粒子引發(fā)的軒然大波，楊振明：原來世界并不是對稱的

1956年，物理學家發(fā)現(xiàn)了一種十分奇怪的粒子：γ和θ介子，這兩種介子的自旋、質量、電荷等物理性質完全相同，如果根據(jù)這些特性，我們完全可以將這兩種粒子視為同一種粒子，但有一個奇怪的現(xiàn)象則無法解釋，即θ介子發(fā)生衰變時會產生兩個π介子，而γ介子發(fā)生衰變時卻產生3個π介子，衰變屬于弱相互作用力，物理學家對于這種奇怪的粒子很是費解，為何物理性質完全相同的粒子會發(fā)生這樣的差異呢？

當時很多物理學家都對此進行了深入的研究，但沒有人敢觸及宇稱守恒定律這個禁區(qū)，后來物理學家李政道和楊振寧拋去傳統(tǒng)觀念，大膽的提出一個假設：“θ-γ”粒子如果在照鏡子時發(fā)生衰變的話，那么鏡子里的“θ-γ”粒子與鏡子外的“θ-γ”粒子是不同的，也就是說“θ-γ”在弱力作用下宇稱不守恒！

“θ-γ”粒子僅僅是一個特例嗎？不，世界的真實面貌就是不對稱的

最初人們僅僅將“θ-γ”粒子視為一個特例，除了“θ-γ”粒子之外，這個世界還是完美的、對稱的，不過后來的物理實驗證明了不單單是“θ-γ”粒子 ，例如鈷60等粒子在弱力作用下宇稱也是不守恒的，粒子與反粒子的行為在某些方面也并非完全一致，甚至“θ-γ”在衰變過程中其時間也是不對稱的，宇稱守恒這一物理真理被李政道和楊振寧推翻。

宇稱不守恒則意味著這個世界是不對稱的，這簡直太不可思議了！難道上帝不單單喜歡擲骰子，上帝制造的這個世界還是殘缺的、不完美的？可我們換一個思路想一想，難道對稱就是完美嗎？對稱或許只是看上去很規(guī)整，但又顯得很固化和呆板，世界上很多的優(yōu)美的建筑其實都是不對稱的。

宇宙的誕生或許正是因為不對稱

宇稱不守恒不僅僅使物理學界沸騰，天文學家將此理論運用到宇宙形成中很好的詮釋了一個關于宇宙形成的難題，如果宇宙是對稱的，那么在宇宙大爆炸的時候產生的正反粒子應該是相同數(shù)量的，正反粒子相遇會快速湮滅，那么整個宇宙就會在正反粒子的湮滅中消失，那么人類生存的宇宙又是如何誕生的呢？

宇稱不守恒意味著宇宙大爆炸中產生的正粒子要比反粒子多一些，大量的正粒子與反粒子湮滅，剩余的物質才組成了我們如今生存的宇宙。