1900：游走在欧洲的物理学霸 第1066节

　　所以，它是不符合诺特定理的描述和证明的。

　　维格纳顿时有点心灰意冷。

　　但已经走到这个地步了，他不想中途放弃。

　　于是，他干脆抱着试一试的心态。

　　“或许这种不连续的对称性，也能有对应的守恒量呢？”

　　“总归要试一试。”

　　那么，空间镜像对称到底对应什么量的守恒呢？

　　经过了深入的研究之后，维格纳提出：

　　“空间镜像对称对应【宇称守恒】！”

　　宇称这个词非常容易引起误解，翻译的不是很好。

　　在中文里，上下四方曰宇，古往今来曰宙，所以宇表示的就是空间。

　　那么宇称，顾名思义就是指空间对称。

　　但这个内涵显然不符合维格纳的本意。

　　宇称守恒，宇称应该是和能量、动量等类似的物理表征量。

　　但“空间对称”这个词显然跟能量不太搭嘎。

　　“空间对称”守恒，怎么听怎么别扭。

　　这时，如果看宇称的英文名字，就非常好理解了。

　　宇称守恒的英文原版名字是“Parity conservation”。

　　其中conservation是守恒的意思，而Parity被翻译成了宇称。

　　但是它的本意其实是“平等、相等”，在物理里被引申为“奇偶性”。

　　所以，宇称守恒其实就是奇偶守恒。

　　那么奇偶守恒又是什么意思呢？

　　这就要用到数学的概念了。

　　小学三年级我们就学过，函数有奇函数和偶函数的区别。

　　如果f（-x）=f（x），那么函数f（x）就是偶函数。

　　如果f（-x）=-f（x），那么函数f（x）就是奇函数。

　　在量子力学中，波函数也是一个数学函数。

　　虽然它不是常规意义上的奇函数或者偶函数，但是它有着类似的“奇偶性”。

　　可以通过奇和偶来定义波函数的种类。

　　前面说了，空间镜像对称是不连续的，所以它不符合诺特定理。

　　但是维格纳灵机一动，既然这种对称是间断的，那么或许它适用于量子力学呢。

　　毕竟量子力学就是专门研究不连续的理论。

　　所以，维格纳通过严格的数学证明后，大胆提出：

　　任何两个互为镜像对称的物理系统，它们里面包含的量子的波函数的奇偶性守恒。

　　即，如果系统A中波函数有偶性，那么通过空间镜像对称转换成系统B后，B中的量子的波函数同样是偶性。

　　这种守恒就是所谓的奇偶守恒，也就是宇称守恒。

　　宇称守恒概念一经提出，立刻轰动了物理学界，维格纳名声大噪。

　　物理学家们几乎不假思索地就接受了这个理论，甚至都没有经过实验验证。

　　原因很简单也很朴素。

　　“大自然喜欢对称！”

　　“对称的就是最和谐最美的！”

　　后来，随着量子力学、粒子物理的发展，物理学家的实验手段越来越强。

　　宇称守恒果然不出所料，确实被证明是对的。

　　物理学家们在引力、电磁力、强力中，都验证了宇称守恒现象。

　　这时，大家都非常兴奋。

　　虽然弱力中的宇称守恒还没有验证，但不用想肯定也是对的。

　　如果故事只到这里，那确实是一个皆大欢喜的结局，我们的宇宙是对称的，和谐的。

　　可惜，不是。

　　不久，出现了一个小问题，困扰着众人。

　　那就是著名的【θ-τ之谜】。

　　当时，物理学家通过对撞机，发现了两种新粒子：θ粒子、τ粒子。

　　研究发现，这两种粒子的物理性质非常相似，几乎可以说是一样的。

　　质量相同、所带的电荷相同，甚至连寿命都是差不多的。

　　因此，有人认为，θ粒子和τ粒子其实就是同一种粒子。

　　但很快，一个奇怪的实验结果否定了这种观点。

　　物理学家发现，θ粒子和τ粒子的衰变产物是不一样的！

　　θ粒子会衰变为2个粒子，而τ粒子却衰变为3个粒子。

　　很显然，这个实验充分说明θ粒子和τ粒子并不是同一种粒子！

　　此外，物理学家还验证了两种粒子的奇偶性不同。

　　θ粒子的衰变产物的波函数是偶性，那么根据宇称守恒，θ粒子的波函数应该是偶性。

　　而τ粒子的衰变产物的波函数是奇性，因此，τ粒子的波函数是奇性。

　　现在问题来了，两种粒子不仅衰变产物不一样，奇偶性也不一样。

　　按理来说，它们很明显是不同的粒子。

　　但是测量结果又显示，两种粒子的性质可以说完全一致，最多有一些测量上的误差而已。

　　如此匪夷所思的现象，让当时的所有物理学家都摸不着头脑，觉得不可思议。

　　这就是所谓的“θ-τ之谜”。

　　直到两位年轻的华人物理学家对这个问题产生了兴趣。

　　他们就是大名鼎鼎的杨振宁和李政道。

　　二人系统地梳理了整个实验，发现了一个奇怪的点。

　　那就是衰变是弱力支配的范畴。

　　而根据已知的实验，宇称守恒在引力、电磁力、强力中都得到了验证，却唯独没有在弱力中得到验证。

　　因为物理学家们都默认，宇称守恒在弱力中肯定也是正确的。

　　年轻果然好啊！

　　胆大！

　　杨李二人在检索了大量资料后，提出了一个惊人的猜想：

　　“如果宇称在弱力中并不守恒呢？”

　　轰！

　　这个惊世骇俗的猜想，把两人都吓了一跳，实在太大胆了！

　　但但是如果真的承认宇称不守恒，那么就能完美解释θ-τ之谜了。

　　θ粒子和τ粒子其实就是同一种粒子，假设叫x粒子。

　　因为宇称在弱力下不守恒，所以当x粒子发生衰变时，产生了不同的镜像变化，出现了两种衰变过程。

　　若x粒子衰变为2个粒子，那么它就是θ粒子，而衰变为3个粒子，它就是τ粒子。

　　逻辑简直完美！

　　当杨李二人把论文发表后，简直掀起了物理学界的滔天巨浪！

　　所有人都认为他们两个疯了。

　　“不可能！绝对不可能！”

　　就连当世的很多超级大佬们也不认可。

　　他们觉得这简直和推翻能量守恒定律一样可笑。

　　是的，在当时的物理学界，宇称守恒和能量守恒都是颠之不破的真理。

　　杨振宁李政道是谁？