人們要找出自然的規(guī)律,不借助對(duì)稱也很難。也許正是因?yàn)檫@樣,自然才一次次地打破人們先前找到的對(duì)稱。
這種現(xiàn)象在物理學(xué)中的表現(xiàn)很明顯,大概是因?yàn)槲锢韺W(xué)是個(gè)很重視規(guī)律的科學(xué)吧。且不說(shuō)完美的牛頓力學(xué)如何不能完好地解釋自然,讓我們看看粒子物理學(xué)中三個(gè)起支撐作用的對(duì)稱:一個(gè)是正反粒子變換對(duì)稱(簡(jiǎn)稱C對(duì)稱),一個(gè)是空間(鏡像)反射變換對(duì)稱(簡(jiǎn)稱P對(duì)稱),另一個(gè)是時(shí)間反演變換(把時(shí)間顛倒,將T變成-T)對(duì)稱(簡(jiǎn)稱T對(duì)稱)。對(duì)稱就是不變性,也叫守恒,這些守恒是粒子物理學(xué)的支柱。舉個(gè)形象的例子,比如我們的兩只手,把一只手放在鏡子上,鏡子里邊的手就與我們另外一只手一樣,這種經(jīng)過(guò)鏡像反射的現(xiàn)象叫宇稱。這兩只手的行為遵從同樣的物理定律,就像兩只手對(duì)拍與一只手對(duì)著鏡子拍是一樣,這就是宇稱守恒。當(dāng)你一只手對(duì)著鏡子拍時(shí),鏡子里的手或者說(shuō)你的另一只手卻不跟著拍,宇稱就不守恒了。沒想到的是, 自然界還真是這樣的不聽話。
首先打破的是P守恒,1956年,李政道和楊振寧在分析最輕的奇異粒子衰變遇到的“θ—τ疑難”的過(guò)程中,就遇到了這樣的怪事。沒辦法只能改變思路,提出宇稱(P)可能是不守恒的,在強(qiáng)相互作用和電磁相互作用下,P是守恒的,但在弱相互作用下未經(jīng)過(guò)判定性檢驗(yàn)。只有提出在弱相互作用過(guò)程中,宇稱不守恒,才能解決“θ—τ疑難”。后來(lái)的實(shí)驗(yàn)果然證明宇稱在弱相互作用下是不守恒的。為彌補(bǔ)這一缺陷(物理學(xué)家稱之為破缺,比較形象,說(shuō)明大網(wǎng)破開了一個(gè)角),又提出CP聯(lián)合變換是守恒的,這樣也能保證物理規(guī)律的不變性。
補(bǔ)起來(lái)的網(wǎng)自然有更多的弱點(diǎn),不久,人們?cè)贙介子的衰變中發(fā)現(xiàn)了CP守恒的破壞跡象。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一現(xiàn)象,人們不惜斥巨資建立了“B介子工廠”,據(jù)說(shuō)B介子的行為可以更好地判定CP的守恒與否。幾年的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明,CP確實(shí)不守恒, 支柱有些動(dòng)搖了。
我們知道,強(qiáng)作用、電弱作用、引力作用,這三種作用的基礎(chǔ)都是建立在對(duì)稱的理論上的。可是實(shí)驗(yàn)不斷發(fā)現(xiàn)對(duì)稱不守恒,對(duì)現(xiàn)代物理不斷造成沖擊,使得破缺越來(lái)越大。與其說(shuō)修補(bǔ)破網(wǎng),有時(shí)可能不如重新編織一張新網(wǎng)來(lái)得更省事,就看能不能找到另外的對(duì)稱了。
由此看來(lái),不對(duì)稱是合理的,可能比對(duì)稱更合乎自然。用句哲學(xué)上的話來(lái)說(shuō),對(duì)稱是相對(duì)的,不對(duì)稱是絕對(duì)的。不對(duì)稱才讓科學(xué)有事可做。
人們猜測(cè),無(wú)論是物質(zhì)與反物質(zhì)的破缺,還是生物分子的均一性,可能都與CP的不守恒有某種關(guān)系。因此,尋找CP破壞的機(jī)理,也就成為現(xiàn)代物理研究的重要課題之一。
1. 第三段中“首先打破……這樣的怪事”中的“怪事”指()。
A. 宇稱(P)不守恒 B. θ—τ疑難
C. 弱相互作用宇稱不守恒 D. (P)聯(lián)合變換是守恒的
2. 下列對(duì)“宇稱守恒”這一概念的理解,不符合文意的一項(xiàng)是()。
A. 把手放在鏡子上,鏡子里的手就和我們的另外一只手一樣,這種反射現(xiàn)象就是“宇稱守恒”
B. 用你一只手對(duì)著鏡子拍,你的手和鏡子里的手行為動(dòng)作是一樣的,這就叫“宇稱守恒”
C. 當(dāng)我們用一只手拍鏡子的時(shí)候,我們的這只手與鏡子里的那只手在快慢、上下、強(qiáng)弱等方面表現(xiàn)得一樣,這就是“宇稱守恒”
D. 用一只手去拍鏡子,這只手與鏡子里的手的行為遵從同樣的物理定律,這就是“宇稱守恒”
3. 對(duì)文中第二段“自然界還真是這樣的不聽話”這句話的理解,不符合文中科學(xué)家判斷的一項(xiàng)是()。
A. 當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)自然界的一條對(duì)稱規(guī)律時(shí),自然界出現(xiàn)一些與這條規(guī)律不相符合的現(xiàn)象
B. 因?yàn)樽匀唤绫旧砭筒皇菍?duì)稱的,人們發(fā)現(xiàn)的只是一些表面現(xiàn)象
C. 科學(xué)家在分析最輕的奇異粒子衰變遇到的“θ—τ疑難的過(guò)程中所出現(xiàn)的問題”,就是自然界不聽話的具體表現(xiàn)
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