「上帝竟然是左撇子」,這句話在物理學中是什麼意思?

清明的星空


這句話來自於著名物理學家泡利,他在聽聞吳健雄證明了楊振寧和李政道的宇稱不守恆之後,說出了這句話。

在當時,物理學家都絕對宇宙是完美對稱的,物理學規律也是完美對稱的。就像一面鏡子,鏡子裡的世界和鏡子外面的世界互為對稱,那麼它們的物理規律也應該是對稱的,一模一樣的。比如鏡子外面你向天空拋一個球,鏡子裡也以一模一樣的行為拋一個一模一樣的球,理論上這個球的運動規律應該是完全對稱。可是,在微觀弱力世界,這個球的運動軌跡和境外的不一樣了!對稱破缺了!這就是宇稱不守恆。



在當時,物理學家發現了兩種k介子,這兩種k介子質量、電荷、壽命、自旋完全一樣,本應該認為是同一種粒子。可是,卻發現這兩種k介子在衰變的時候,一種衰變成2個π介子,一種衰變成3個。於是科學家們就捏著鼻子給這種外形性質一模一樣的粒子分別取名你。可是,天才的李政道和楊振寧卻敏銳地絕對,這兩種k介子應該是同一種粒子,只不過是在衰變過程中是弱力不對稱導致的。這種反傳統的思想,就和當時愛因斯坦認為以太不存在,光速不變如出一轍。果然,沒過多久另一個華裔科學家吳健雄利用了一個巧妙實驗確實證明了弱力不對稱性。楊和李因此分享了1957年諾貝爾獎,不過也為吳健雄感到惋惜,引力波發現都可以獲獎,這個就就不行,只要知道當時樣和李提出宇稱不守恆理論時,重視和承認的科學家就幾乎沒有啊。難道真的是諾貝爾獎含金量越來越低了?



當弱力被證明竟然真的是不守恆時,科學界炸開了鍋。原來以為的世界是完美對稱,竟然是錯誤的。一個事件的反演,就是不對稱。這在當時,幾乎不可想象。泡利在知道之後,結合自然界總是出現天然的左旋物質,例如DNA和蛋白質,他不禁感嘆:“上帝有輕微的左撇子”!



當然,後來人們基於弱力的宇稱不守恆,又陸續發現了電荷、時間都不守恆。就是說時間前進後再倒流回去,過程是完全不一樣的!這或許也是為什麼未來沒有人能夠穿越時空回來的原因,因為時間竟然不對稱了。不過,科學家們覺得或許正是宇宙不守恆,才導致宇宙大爆炸時生成的正物質比反物質多一點,從而導致了我們宇宙沒有泯滅掉。


PhD肖


答:這句話指的是物理學中的宇稱不守恆定律,出自物理學家泡利之口。


τ-θ之謎

上世紀中葉,物理學家發現K介子衰變中存在異常,被稱為τ-θ之謎。



因為那時候的物理學家,認為基本物理規律具有美妙的對稱性;比如牛頓力學對空間和時間,都具有平移對稱性,也就是說牛頓力學的基本描述,不會隨著空間和時間的變化而變化。


宇稱

在物理學中,有一個物理量描述這種對稱性——宇稱。

科學家把基本粒子分為兩類宇稱,一類為正(+1),一類為負(-1),然後一個系統的總宇稱,就等於系統內所有粒子宇稱的乘積。




宇稱守恆描述:一個獨立的系統,無論發生什麼變化,系統變化前後的總宇稱,都將保持不變。該守恆定律的物理圖像,就是物理定律在鏡像中保持不變,也可以說物理定律具有左右對稱性。

K介子衰變中,存在六種方式,其中一些就不滿足宇稱守恆。


宇稱不守恆

為了解釋這種現象,在1956年,科學家楊振寧和李政道相互合作,描述了弱相互作用中,宇稱不守恆的機制,成功解釋了“τ-θ之謎”。



當時,有一位大名鼎鼎的物理學家泡利,泡利是出了名的聰明,也是出了名尖刻和愛挑刺,批評人毫不留情,然而對於泡利的批評,幾乎每次都是他正確(當然電子自旋和宇稱不守恆除外)。


上帝是左撇子

對於楊振寧和李政道提出的宇稱不守恆,泡利是堅決反對的,他不相信“上帝”會偏好左或右,因為這嚴重破壞了物理定律的美妙性。



然而,就在楊-李提出宇稱不守恆的當年,華裔女物理學家吳健雄,在鈷60衰變中,以漂亮且嚴謹的實驗,驗證了楊-李的理論。

於是弱相互作用中宇稱不守恆被驗證,楊-李也因此共享1957年諾貝爾物理學獎。

當泡利得知吳健雄的實驗後,道出了“上帝竟然是左撇子”這句名言。


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艾伯史密斯


這句話是出自上帝之鞭泡利之口,說的是宇稱不守恆。也就是楊振寧和李政道先生髮現的弱作用力下宇稱不守恆。等到吳健雄女士實驗證明後,好像是用的鈷60。泡利也算是打臉了。因為左面比右面強一點,所以說不相信上帝是左撇子。

既然提了就再說幾句,對稱性對於物理來講非常重要和普適。可能根本就沒有人考慮過不對稱,引力,電磁力都是對稱的,沒有人在這方面證明,因為這太顯而易見了。所以不對稱是物理學家所不能容忍的,就美感而言,這樣的東西太醜了。宇稱是一種空間反演對稱,也就是將粒子或粒子組成的系統進行空間反演對稱,可以用一個相因子把兩面連起來,如果不對稱就沒有辦法用一個相因子聯繫起來,簡單的說可能左右的作用式不同了。這種情況在物理裡非常讓人不舒服。


大嘴猴82927177


泡利是公認的天才,吳建雄實驗推翻了宇稱守恆律,這一事實打破泡利認知世界的慣性思維,一方面事實不可否認,一面 ,面對事實內心的回答是這不可能呀!怎麼會出現這種情況,以基督徒思維萬物是上帝創造的,上帝又不可能有錯,所以他認為上帝造物時走神了,但教規不允許對上帝有任何不敬,掩飾對上帝造物的不滿,又壓抑不住內心的情緒,無奈的說上帝是左撇子

不能為懷疑而懷疑,事實就是事實


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