2018-05-23 07:49:50.121000 佚名

謝謹輝

在回答題主的問題之前，先提一個問題，中國第一個獲得諾貝爾獎的是誰呢？是莫言還是屠呦呦奶奶？

如果你的答案是以上的任何一個，那麼恭喜你，你答錯了。

第一個獲得諾貝爾獎的中國人是楊振寧和李政道，他們於1957年獲得諾貝爾物理獎，而當時他們還沒有加入美國籍。

少年楊振寧

帥哥李政道

而他們獲得諾貝爾物理獎的成果就是宇稱不守恆。

說了宇稱不守恆的提出者，下面說一下宇稱不守恆的歷史。

還是先引用一段原文吧。

丁儀拿起撂在地板上的一瓶白蘭地，把兩個髒兮兮的杯子分別倒滿，遞給汪淼一杯，後者謝絕了。“應該慶祝一下，我們發現了一個偉大的定律：物理規律在時間和空間上是均勻的。人類歷史上的所有物理學理論，從阿基米德原理到弦論，以至人類迄今為止的一切科學發現和思想成果，都是這個偉大定律的副產品，與我們相比，愛因斯坦和霍金才真是搞應用的俗人。”

這是三體中丁儀的一段話，就是說最顯而易見的道理，宇宙間有統一的物理定律，其實六分儀說的就是諾特定理。

艾米.諾特

諾特定理就是說對於每個局部作用下的可微對稱性，存在一個對應的守恆流。由此可以得出一些很基本的推論，例如動量守恆和能量守恆，說清楚一點就是物理定律不隨著時間和空間的改變而改變，其實也就是六分儀的那句話。

諾特定理是基於對稱的，想想其實也是，例如我們有左手就有右手，照照鏡子，會發現鏡子裡的人和我們本人一模一樣，只不過是對稱的。

在上世紀五十年代，物理學家們發現了兩種介子，τ和θ，這兩種介子運動規律完全相同，基本就是雙胞胎，甚至物理學家們乾脆就認為他們就是一種介子，可問題就在於他們衰變以後，τ介子衰變成了三個π介子，θ介子衰變成了兩個π介子，按理說，雙胞胎生的孩子基因應該相同，那多出來的一個π介子哪裡來的，莫非是隔壁老王幫忙？這個比喻有點粗俗，咱們換個說法，就好像你照鏡子時，鏡子裡的你突然長出了第三隻手，是不是有點恐怖？

物理學家們對此百撕不得其姐，不對，是百思不得其解，要麼是眼花了，要麼是鏡子錯了，物理學家們做了很多實驗，證明眼睛好好的，沒有花，那麼鏡子錯了，不可能啊，鏡子證明會錯呢？

在物理學發展史中，經常會出現這種情況，對於普通人來說，都是盡力去修正理論，而對於天才來說，乾脆就顛覆理論。這方面最好的例子是愛因斯坦，當初由於邁克爾遜莫雷實驗出現的以太零結果，洛倫茲提出了洛倫茲變換來修正牛頓力學，可愛因斯坦乾脆就廢除了以太，於是相對論就誕生了。

這次的天才是來自中國的楊振寧和李政道，兩個年輕人認為乾脆是鏡子錯了不就完了，在弱相互作用下，粒子根本就不符合宇稱守恆，這就是劃時代的論文《宇稱在弱相互作用下守恆嗎?》.

他們把論文寄給了天才泡利，泡利號稱物理界的上帝之鞭，在物理界混，不被泡利抽兩鞭子出門都不好意思給人打招呼，泡利果然就抽了兩鞭子，“我不相信上帝是一個弱左撇子，我準備押很高的賭注，賭那些實驗將會顯示……對稱的角分佈……”，“對稱的角分佈”指的就是宇稱守恆，言下之意，泡利認為年輕人的想法根本就不值一提。

不過這次的鞭子抽在了泡利的臉上，也幸虧沒人和泡利打賭，否則泡利就傾家蕩產了，因為在泡利說這話的兩天前，被泡利稱為“無論作為實驗物理學家還是聰慧而美麗的年輕中國女士”吳健雄博士就發出了證明“宇稱不守恆”實驗的論文。

吳博士笑靨如花，泡利卻有些落寞

這個結論意義重大，在宇宙之初，會產生物質和反物質，正是因為這一點點不對稱性，會使得物質多一點點，其餘的物質和反物質湮滅了，這多出的一點點物質就產生了今天的美麗世界。

1957年，來自中國的楊振寧和李政道獲得了諾貝爾獎，遺憾的是聰慧而美麗的年輕中國女士吳健雄博士，吳博士的經歷更加傳奇，她就是《第二次握手》中丁潔瓊女士的原型。

最後再說一下楊振寧先生，最近霍金先生去世，人們紛紛冠以“當世最偉大的物理學家”的稱號，這有些過譽了，只要楊振寧先生在世，任何人不能以此代稱，楊振寧先生是和牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋並稱的偉大物理學家。

閒時亂翻書

題主你好，宇稱也叫空間反射。這是幾何學裡面的一個很重要的參數。它並不是物理量，也不是物理學獨有的東西。在數學裡，宇稱是很常見的。初中我們就學過作一個圖形關於某一條直線對稱的像，這就是空間反射。

所謂宇稱守恆，其實是一個不太嚴謹的說法，應該叫空間反射不變性。在這裡，我先介紹一條重要的數學-物理定理：諾特定理。該定理說，具有連續對稱性的物理系統一定具有某種守恆律。注意，我把“連續”二字加黑以示強調。一個系統如果擁有轉動對稱性，也就是將體系繞著某個軸轉動而不改變體系，那麼該體系存在角動量守恆。類似地，平移不變的體系存在動量守恆。但是，宇稱並非是連續對稱性，換句話說，一個體系即便空間反射不變，也不代表就存在守恆律！可是如果體系具有某種和宇稱相關的守恆律，那麼該體系空間反射一定是不變的。

現在的問題是，什麼樣的體系具有空間反射不變性？引力是物理學家最早發現的相互作用，它是具有空間反射不變性的。原因很簡單，寫出牛頓引力場的基本公式，將其做空間反射，會發現該方程所描述的引力場沒有改變！其次是電磁場，考察麥克斯韋方程即可發現，在空間反射下，梯度算符出一個負號，電場強度矢量出一個負號，磁感應強度矢量不變，電流密度矢量出一個負號，電位移矢量出一個負號，磁場強度矢量不變，所以麥克斯韋方程是空間反射不變的。

彷彿我們可以歸納一條定律：對於所有相互作用，空間反射不變性都是嚴格成立的，也就是宇稱守恆定律。但是這條定律在弱相互作用上卻被嚴格否定了！！所謂弱相互作用不滿足空間反射不變性，最簡單的例子就是吳健雄等當年提出的實驗，對稱而放的兩臺性能完全一致的β粒子衰變儀器，發射的β粒子的自旋卻並不是左右對稱的。這就說明弱相互作用不是空間反射不變性，而是空間反射改變的。這就是弱相互作用的宇稱不守恆。

弱相互作用的宇稱不守恆說明，不存在空間反射的普遍守恆律！我們必須要從更加本質的物理學理論出發去研究相互作用，而不是唯象地尋找幾個守恆律就可以理解相互作用的。

科學聯盟

施鬱

（復旦大學物理學系教授）

在物理學中，有一個守恆的量，就代表有一個相應的對稱性。這叫做諾特定理。比如，如果一個系統的能量守恆，就代表它具有時間平移對稱性。就是說，時間改變任意長的間隔，能量函數（專業術語叫哈密頓量）保持不變。如果一個系統的動量守恆，就代表它具有空間平移對稱性，就是說，將每個空間位置移動任意長的距離，哈密頓量保持不變。如果一個系統的角動量守恆，就代表它具有空間旋轉對稱性，就是說，將系統旋轉任意角度，哈密頓量保持不變。

宇稱守恆就代表系統具有空間反演不變性，就是說將每個位置改為相對某個原點距離相等，方向相反的位置，系統的哈密頓量保持不變。

現在我們來看看基本相互作用的對稱性。世界上的基本相互作用有引力、電磁、弱相互作用和強相互作用。除了弱相互作用，其他相互作用都是宇稱守恆的，也就是空間反演不變的。

1956年的時候，物理學家對於弱相互作用主宰的某種過程感到困惑。有兩種粒子，除了宇稱，各種性質完全一樣。為什麼宇稱不一樣呢，因為一種粒子在弱相互作用下，衰變為3個派介子；而另一個在弱相互作用下，衰變為3個派介子。每個派介子的宇稱為-1，所以原來的這兩種粒子的宇稱相反。

李政道和楊振寧發現，根本沒有理由說弱相互作用下，宇稱是守恆的。他們建議了一些實驗，直接驗證弱相互作用下，宇稱否是守恆的。吳健雄等人的實驗表明，弱相互作用下，宇稱不守恆。

物理文化與施鬱世界線

答：宇稱，簡單地說就是鏡像互換不變性，或者左右互換不變性，專業解釋為空間反射不變性；宇稱不守恆說的是不變性被破壞，在弱相互作用宇稱是不守恆的；在強相互作用、電磁相互作用和萬有引力中宇稱是守恆的。

要深刻理解宇稱不守恆，我們先來熟悉我們已知的物理定律，比如牛頓力學就具有空間平移對稱性和時間平移的對稱性。

也就是說，一個物體平移一段距離後，所遵循的力學定律是不變的；同樣隨著時間的流逝，力學定律也是不變的。

再物理學中，有個中心定律叫做“諾特定理”，諾特定理深刻揭示了其中的本質。

基於這種對稱性，物理學中引出一個重要概念——宇稱，就是我開頭說的那個。

科學家為了描述這種對稱性質，把微觀粒子分成兩類，一類宇稱為正（+1），一類宇稱為負（-1），也可稱作奇偶，一個系統的總宇稱，就等於系統內所有粒子宇稱的乘積。

宇稱守恆描述：一個系統無論如何變化，不管是分裂出新粒子，還是結合成新粒子，系統變化前後的總宇稱保持不變。

該守恆的物理圖像，就是物理定律在鏡像中保持不變。

比如一個物體，它在鏡子中的圖像雖然左右互換了，但是鏡子中的物體，所遵循的物理學規律和鏡子外是一樣的。

宇稱守恆一直被物理學家認為是宇宙的基本規律，上帝不可能偏愛"左"或者"右"，在電磁力和強相互作用力中都是守恆的。

直到1954年，實驗物理學家發現一個奇怪現象，被稱作""τ-θ之謎"。

原因是K介子（電子質量的1000倍，壽命約一億分之一秒），存在六種不同的分裂方式，讓科學家感到驚訝的是，分裂後的總宇稱不守恆，一種衰變成奇宇稱態，一種衰變成偶宇稱態。

1956年，李政道和楊振寧合作，闡述了弱相互作用中，宇稱不守恆的機制，並設計了幾種驗證方案。

當年，另外一位美籍華裔女物理學家吳健雄，就以漂亮且嚴謹的實驗，證實了楊-李的理論。

宇稱不守恆的發現意義非常重大，在物理學中，時間T、宇稱P和電荷C，被認為是現代物理學的基礎，三者的守恆一直是物理學關注的對象，宇稱不守恆讓物理學家開始思考，我們理解世界的方式或許出了問題。

在20世紀末，物理學家詹姆斯·克羅寧和瓦爾·菲奇，再次發現宇稱和電荷的聯合對稱不守恆（CP破壞），獲得1980年的物理學諾貝爾獎。

後來人們還發現，電荷對稱性（C）和時間反演對稱性（T）也非嚴格守恆，可是三者的結合CPT，卻是嚴格守恆的，這在大型強子對撞機中已經得到了證實。

艾伯史密斯

楊振寧心法、

楊振寧獲宇稱守恆諾貝爾獎的方法論探索

這個問題糾結貧道有些時間了，聯繫幾個相關問題，1，當年那麼多理論揚理學家研究對稱現象只有'楊李奪冠？2，課題設計如此天衣無縫他是如何做到的？且，3，他的設計構思並不是走標準的Fisher統計設計套路而是帶有東方思維方式的頂層設計和全局整體特色。4，清華不缺精英為什麼楊向來十四年沒有一帶出一個諾貝爾獎？然楊振寧接弱相互作從立題到拿獎只有五年不到？5，楊振寧的絕招是他沒有拿出來或是太難了以至於難於學到手？權且以楊振寧心法為題以啟動年輕學子效法其四海皆准的方法，而不是課題本身。

量子力學問世後，對稱問題升級為一種微妙的觀念，量子的瞬間變化在空間完成，二十多年學界一直認為是對稱守恆的，直到B塔衰敗才發現有不守恆，這就是楊振寧要用中國人的智慧挑戰理論物理尖端經典課題。著他們如何下手

楊沒有按照統計設計套路設計課題，而是類同於東方傳統的頂層設計，擺正思路和正本清源

在提出假設前用他的觀念清理設計思想，在57年的諾貝爾獎講座中他首先交待他的心法。為此他疏理了數學，邏輯和理論三者關係，他說數學只是建立邏輯支柱，有了好的數學邏輯並不等於一定能出好理論，關健是有一個好的假設和正確的結論。

然後他正本清源，把四種力歸於強相互作如使彎曲的互作，和弱相互作如B衰敗和引力作用。把二十多年的關於宇稱守恆的結論及其證據逐一清理，問題出來了，楊振寧歸納為二個，即

1，所有前面的試驗無一涉及弱相力，2，強相作用的宇稱守恆掩蓋了弱相不守恆，這正是其他課題研究沒有注意到…

實驗設計:

他們(是否吳健雄參加？？)設計左右二列`表讀記錄器記錄了數據，這樣的設計如醫學研究的配對試驗。即在其他條件完全等同的安排下，只觀察聚焦於不同輸出端的粒子數，吳健雄的結果出來了，各名大學重複驗證，弱相作用下宇稱不守恆。我都有點為吳女士設有分一份諾貝爾獎而不平，你呢？

一個讓我驚訝的事是用楊振寧論述從左右對稱到奇偶宇稱的過程追敘到1924年 Laporte 的發現光子的噴射與否是依次替換以，他將這種理交替類同對稱定義為+1和一1，聯繫著一種宇稱守恆。這是苐一次左右對稱現象升級為物理學宇稱守恆定律。並有定義說，宇稱的初始數和終極狀態數(？必須)相等。1953年 Dalitz在3*3方上提出智力遊戲而成拉斯維斯賭城大亨。

一個極其類似的玄空飛星遊戲理論(見本道士在本欄目相關文章)絕對不會低於西方的此類遊戲，二十年前發表的這個框架如今發展成西方風水的領航者，圖片示一到九坐子向午樓盤的玄空宇稱圖
此模型如建築設計師要用於樓盤參考請逐一審核其正確性，因這作者是年青人，輩分該是學生的學生新一代

國學解量子古今發先聲

宇稱不守恆是近代物理裡一個重要的發現，這個發現直接導致了諾貝爾獎。

左右同時存在的世界

通常情況下我們的世界，左右是同時存在的，比如人有兩隻手，洋流在北半球和南半球分別沿順時針逆時針環流，數學裡的三維座標系可以是左手系，也可以是右手系。

洋流在北半球順時針，南半球逆時針

數學裡的左手系（左）和右手系（右）

我們可以定義什麼叫左，什麼叫右。一個球既可以沿著順時針旋轉也可以沿著逆時針旋轉。這是完全可以做到的。

中微子只能是左旋的

如果有一天，有人告訴你：不，有一種球，只能沿著逆時針轉。你一定會感到十分的吃驚，我反著讓它轉不就行了嗎？

然而，楊振寧和李政道通過查閱大量現象發現，中微子只能沿著某個方向旋轉，並首先提出弱相互作用中宇稱不守恆。該論點由吳健雄於1957年通過實驗證明，弱相互作用中宇稱不守恆，也就是，中微子只能是左旋的。你可以給左旋改個名字叫右旋，但是這不影響一個事實，就是中微子只能沿一個方向轉，而不能沿另一個方向轉。

鈷60實驗

為了更好的理解這一實驗現象，我們以吳健雄當年做的實驗為例來看看實驗室如何說明中微子（實際上應該叫反中微子，不過這只是名字的區別）只能沿一個方向旋轉。

鈷60的天然放射

鈷60是天然放射性元素，會衰變為鎳60，一個電子和一個反中微子。

正常情況下，一個靜止的鈷60會朝四面八方射出電子

同樣也會向四面八方出射中微子，但是中微子當時的條件還無法探測到。

鈷60在弱磁場下的情況

實驗上已經知道鈷60的自旋為5，鎳的自旋為4，這相當於我們把一個靜止的鈷60放在微弱的磁場裡面，鈷60以磁場為軸，旋轉的角動量沿磁場方向有時候為5，有時候為4，...，有時候為-4，有時候為-5。而鎳60類似。

鈷60在強磁場下的情況

如果磁場很強，由於鈷60擁有核磁矩，大多數的鈷60便會在磁場的影響下偏向磁場，此時鈷60以磁場為軸，旋轉的角動量沿磁場方向大多數時候為5，稍微多的時候為4，...，少部分時候有時候為-4，很少的時候為-5，平均來看是向上的，正的，沿著磁場方向的，右手旋轉的。吳健雄將鈷60放進磁場，在磁場的作用下，靜止的鈷便像上圖一樣在旋轉，衰變以後剩下的鎳也如上圖。

為了維持角動量守恆，發射的中微子和電子的自旋合起來，必須為1，才能滿足5=4+1。

由於大多數的鈷60都沿右手旋轉，那麼電子和中微子也應該大多數是沿著右手方向旋轉。

左手右手中微子的定義

到目前為止，我們清楚了實驗的基本情況，現在引入右手旋轉中微子，與左手旋轉中微子的定義。

如果中微子沒有質量，其運動方向與自旋方向相同，就是右手中微子，如果自旋方向與運動方向相反就是左手中微子。

吳健雄的實驗

現在我們可以瞭解吳健雄當年的實驗。如果認為兩種中微子同時並且等量的存在。根據之前的分析，受到磁場的影響，大量的中微子應該擁有沿著磁場向上的自旋，可是自旋的方向不是粒子運動的方向，如果兩種中微子都存在，我們應該在沿著磁場和逆著磁場方向觀察到差不多數目的中微子（為了維持動量守恆，電子也應該如此），所以我們應該觀察到差不多數目的電子。

可是實驗室觀測點到的卻是大多數電子在逆著磁場的方向，這說明，我們之前的假設兩種中微子都存在，是不正確的，所以只有一種中微子，所以宇稱在包含中微子的現象中不守恆，即，弱相互作用中宇稱不守恆。

這個實驗在一定的精度上說明了宇稱不守恆。

ZJJSNSSSLSLBLGDHHZ

這個問題如果用專業概念說太抽象。那就形象的比喻一下吧。宇稱是說宇宙裡的物理維度對稱性的稱呼。就像人類社會對人的分類的稱呼一樣。比如有男人，女人的關係。守恆就是兩個物質形成的新的維度是對稱的。就好像兩個男人組成一個組，無論其中那個人都能代表這個組的性質。不守恆就是兩個物質之間的維度不對稱，就好像一個男人和一個女人組成一個組，無論那個人都不能代表這個組的全部性質。