科学家|杨振宁为什么获诺奖?从他的宇称不守恒,看透了世界的不完美!


科学家|杨振宁为什么获诺奖?从他的宇称不守恒,看透了世界的不完美!
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【科学家|杨振宁为什么获诺奖?从他的宇称不守恒,看透了世界的不完美!】每天照镜子的时候 , 你有没有思考过这样的问题 。 为什么 , 我们的样子会被复刻进镜子中的世界?而镜子中的世界 , 甚至还会完全将现实世界中的一切同步进去 。 并且这样的同步 , 在理论上还是没有任何延迟的!
从物理学的角度来看 , 这样的现象被称为宇称守恒现象 。 但是值得注意的是 , 镜子里的世界 , 只能反应出物体的表象 , 而不能对它的内部进行鉴定 。 从这点来看的话 , 现实世界和镜子里的世界 , 就会是两个完全不同的世界了 。 从物理学的角度来看 , 这样的现象我们则可以将其称为宇称不守恒现象……
时间回到1956年 , 在科学界还公认宇称守恒这个定律的时候 , 杨振宁和李政道 , 却提出了这样一个大胆的断言 , 一个粒子的镜像与其本身性质是完全不同的!这是他们通过深入细致的科学研究后 , 总结出来的结论 。 后来这个结论也被称作了宇称不守恒定律 , 伴随着宇称不守恒定律的提出 , 他们也成功拿下了1957年的诺贝尔物理学奖 。
他们最初是基于对K介子的研究 , 提出的宇称不守恒定律 。 在实验中 , 他们通过对K介子的两种完全相同的粒子形式 , θ粒子和τ粒子进行观测发现 。
在正常情况下 , θ粒子和τ粒子的运动规律是完全相同的 , 但在弱相互作用的环境中 , 它们的运动规律却变得不一定完全相同 。 如果我们将这两个完全相同的粒子 , 比喻成互相照镜子的话 , 在弱相互作用的环境中 , 镜子外的θ粒子和镜子里面的τ粒子 , 它们的衰变方式是不一样的 。 这样的发现 , 无疑打破了科学界公认的宇称守恒定律 。
虽然在最初的时候 , 大部分科学家更愿意将“θ-τ粒子”当作一个例外来看 , 但是随着另一位物理学家吴健雄的一项巧妙实验的成功 , “宇称不守恒”定律从此也就变成了一条 , 具有普遍意义的基础科学原理 。
她的这项实验非常简单 , 在极低温的环境中 , 通过强磁场将两套装置中的钴60原子核的自转方向 , 分别转向左旋和右旋 。 这样完全相同的钴60 , 在两个装置中就互为镜像了 。 然后再通过对二者的衰变进行观察 , 最终得到了一个预料之中的实验结果 。 二者的衰变过程 , 不仅放射出来的电子数有很大差别 , 而且电子的放射方向也不是镜像对称的 。 这样的实验结果 , 也正是典型的宇称不守恒现象了 。
虽然宇称不守恒定律的提出 , 打破了人们想当然的对称规律 , 但是对于这个理论的真正意义 , 很多人却是根本不知道的 。 并且似乎觉得 , 这个理论的提出对我们的生活 , 根本没有任何影响 。 但事实究竟是怎样的呢?
这里我们有必要再回到“镜子”中去 。 镜面成像的根本原因 , 在于光的反射 , 我们能用肉眼看到镜像的根本原因 , 则在于我们特殊的视觉神经 。 从理论上来说 , 我们眼睛看到的一切 , 其实并不一定就是现实中的一切 。 因为我们眼前的东西 , 需要先通过眼睛收集信号 , 然后经过视觉神经 , 进入大脑的视觉中枢进行处理后最终呈现出的图像 。
而我们大脑在处理图像的过程中 , 往往会采取最“省力”的处理方式 。 简单来说 , 在现实中 , 就像最老式的照相机一样 , 反馈到我们视网膜的图像是上下左右完全对称的 , 而经过大脑处理后 , 最后则变成了正常的图像 。 在这个过程中 , 我们的大脑会很自然地忽略一定的信息 , 反馈在现实中 , 这就成了视觉记忆的盲点 。
而宇称不守恒定律的出现 , 则进一步从微观粒子的角度 , 解释了在这个世界里 , 不存在绝对的镜像和对称 , 不仅我们所看到的镜子中的一切不真实 , 就连时间也是不具备对称性的 。
时间的不对称性反应在现实世界里 , 最简单的例子就是覆水难收、破镜无法重圆 , 而往更深了来说 , 这样的定律也就同样让看似未来可以实现的 , 穿越时空回到过去 , 变成了不可能发生的事情……