技术:宇称不守恒说了啥？杨振宁和李政道的发现有多大意义

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桃子

什么，什么，什么，什么都没用

徒劳无功，徒劳无功，但据说这也是自然事件。 把桃子

碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧碰巧是这样……。了…………………………………………………………………………………………………………………。

在《物理法则对称之美，物态对称缺损之美|众妙之门》一文中我们做了很多铺垫，说明了物理中的对称性与守恒量的关系。 这个副本聚焦于镜面的反射对称性。 物理法则遵循反射对称吗？ 如果遵循反射对称，对应的守恒定律叫什么呢？ 没错，镜像反射对称，即左右对称对应的该保存量不是宇称。 宇称也和物体的质量、电荷一样，是表示基本粒子性质的物理量。

所以，物理法则的宇称不变性是指物理法则在镜面反射对称解决后也不会改变。 简单来说，镜子里的世界和外面的世界遵循着同样的物理法则。

你怎么通俗易懂地理解这件事？ 比如，我们都有照镜子的体验。 因为人体的特殊对称性，镜子里的人看起来和镜子外面的人一样，但左右相反。 也就是说，镜子外的人移动左脚时，感觉镜子里的人移动了右脚。 那时，如果外面有足球，镜子外面的人用左腿踢足球，这个足球就会按照牛顿的运动法则被踢。 然后，我看到镜子里的人用右脚把这个足球踢向另一个方向。 现在问题的关键是镜子里的人踢足球的过程是否满足牛顿的运动法则。

如果也满足牛顿运动法则，根据定义牛顿运动法则是镜面反射对称的，具有不变性，即宇称不变性，其过程可以说是宇称保存。

稍微

烟雾

即使是

但是我我我我我我我我我只是我只是只是只是只是只是我关于我我比相对成功更坚强了这个想法。 。 。 。 。 。 。 。 。 。

这是为什么？因为这是为什么？这是为什么？这是为什么？因为这是为什么？这是为什么？这是为什么？这是为什么？这是为什么？这是为什么？这是为什么？这是为什么？ 这是因为，这是为什么？因为这是为什么？这是为什么？因为这是为什么？这是为什么？这是为什么？ 所以这是为什么所以这是为什么所以顺便在这里最明显的是对应时间移动不变性的能量保存，许多物理学家们发现某些物理过程不满足能量保存，他们发现能量保存有问题 寻找没有发现任何新粒子或新现象，然后他们真的发现了这种新粒子的新现象，顺便去斯德哥尔摩旅行，这一招反复不舒服。

宇称不变性和他的几个兄弟一样，帮助物理学家们通过斩首，所向无敌，没有人怀疑宇称保存的“忠实”。 有一天，两名天才物理学家杨振宁和李政道从战火中的中国出来。

首先，要炮击物理世界中这些最基本的最“明显”的东西，必须要有极大的勇气和极高的发现内在力量。 如果这种最下层的基础被动摇晃，物理学世界就必须其次摇山，翻天覆地。 让我算一下。 上次开枪打死这样的基础概念是爱因斯坦对绝对时间和绝对空间的批判和量子力学的革命。

既然两个乌云引起相对论和量子力学革命的故事已经众所周知，那么杨振宁和李政道为什么要炮轰宇称保存这个基本东西呢？ 这个原因还必须从弱的相互作用，也就是常说的弱的力量开始。

07弱相互作用

我们在自然界发现的所有力量最终都可以归结为重力、电磁力、强力、弱力四个。 引力和电磁力很熟悉，强力和弱力都发生在原子核里，我们平时接触不到。 简单来说，就是把质子、中子、夸克粘在一起使原子核不散开的力(否则质子带正电，它们之间的同性电荷产生的排斥力早就解体了原子核)，弱的力是放射性原子核崩溃的力，中子是阳的

我知道原子核是由质子和中子组成的。 元素周期表中该元素的顺序(称为原子编号)按质子的数量排列。 但是，原子核内的质子和中子并不总是恒定的，在某种条件下质子会变成中子，中子也会变成质子。 这个相互变化的过程是β衰变，但在这个过程中运动的是弱的相互作用力，即弱的力。

说明最弱力量的是费米理论，这个费米是杨振宁和李政道的领导人。

08θ-τ之谜

20世纪40年代，科学家在宇宙射线中检测到了多个新粒子。 这些粒子在理论上没有被预言。 因为这被称为“特异粒子”。 宇宙射线中有很多无法人为控制的因素，所以为了更好的研究，人们开始自己制造粒子加速器。 粒子加速器听起来很大，但大家的采用方法其实很简单粗暴。 让一点粒子加速到高速度(因为这有很高的能量)，把它当枪，让这些高能粒子冲击各种各样的东西，看起来不能冲击新的东西。

虽然方法简单，但效果非常明显。 科学家们撞了很多奇怪的“奇怪粒子”。 在这些粒子中，物理学家们最感兴趣的是θ和τ的粒子。 他们有非常奇怪和费解的特征，被当时的物理学家们认为是“θ-τ之谜”。

θ和τ这两种粒子的生命非常短，很快衰退为其他粒子，物理学家们也注意崩溃推测其存在。 奇怪的是，θ粒子在衰变时生成2个π介子，τ粒子在衰变时生成3个π介子。

有人说有什么奇怪的吗？ 一个粒子崩溃产生两个什么π介子，再产生三个不是很罕见吗？ 粒子衰变生成一些介子是受法律约束的吗？

没错，只是单纯地看这个，确实没什么奇怪的。 但是，之后，θ和τ两种粒子电荷、自旋、质量都一样，这些兄弟们看起来总是一样的粒子，但衰变的结果不同，这是不自然的。

更不自然的是，澳大利亚物理学家达利兹仔细研究了这两个粒子，使用当时普遍接受的物理法则进行了计算分解，结果发现θ和τ的宇称数不同。 因为这不是同一粒子。

在当时的局面中，有人认为θ和τ是不同的粒子，也有人认为是相同的粒子，但认为它们是相同的粒子的人也无法解释为什么衰变结果和宇称数不同(即宇称不被保存)。 其实，当时科学观察到宇称保存的成立与否是重要的方向，但对称性在理论物理上真的很重要，因此质疑它们是否极其聪明是极其愚蠢的。 另外，关于宇称法则，在至今为止的粒子物理中一直被广泛使用，这是因为只要提出宇称无法保存的想法，就会很快碰到互相抵触的地方。

如果杨振宁和李政道认为宇称不守恒是解开θ-τ之谜的关键，首先必须处理哪些相互抵触的问题，以及为什么以前的各种相关现象没有违反宇称守恒。

当然，他们做到了！

09弱相互作用引起的宇称不守恒

如上所述，基本相互作用力中的强力和弱力发生在原子核。 因此，这两种力量很容易混合在一起。 有些物理学家觉得宇称可能没有保存，但一想到宇称没有用强大而微弱的力量保存，接下来一定会接触到脑子里的包。

杨振宁和李政道敏锐地发现了这几个:粘着原子核是强大的，原子核崩溃是弱的力量。 如果我们把这两个过程的对称性分开来看，也就是说，如果我认为宇称保存在强大的相互力量中，而不保存在弱的相互作用力中，θ-τ就容易看到很多谜团。

区别宇称性讨论强、弱相互作用力是很棒的想法。 弱相互作用下宇称不保存的话，θ和τ粒子可以看作是同一粒子不同的衰变方法，杨振宁和李政道把眼球锁定在弱相互作用上。 因为，θ和τ粒子的衰变过程也是弱的相互作用，但这种特异粒子的弱相互作用在我们看来理解有限，既然研究弱的相互作用，当然是研究我们最熟悉的弱相互作用。 那么，我们最熟悉的弱相互作用是什么呢？ 大声说:

β衰变！ β衰变！ β衰变！

当然是β衰变，杨、李两人很快计算调查了过去存在的各种β衰变，结果发现他们在过去的所有β衰变实验中，实验结果与β衰变中宇称是否保存完全没有关系。 这是一个惊人的结果，也就是说，在过去弱相互作用力参与的β衰变实验中，由于有无宇称保存不影响他们的实验结果，杨振宁和李政道的想法没有被过去的实验所欺骗。

当然，没有被证实。

之后，杨振宁这样描述了他们对这个结果的反应:很长时间以来，在没有实验依据的情况下，人们相信在微弱的相互作用下宇称被保存了，这令人吃惊。 但更令人惊讶的是，物理学中众所周知的时空对称法则面临破产，我们不喜欢这种前景。 因为试图理解θ-τ之谜的其他各种努力都归于失败。 我们必须考虑这样的场面。

现在的新问题是:既然β衰变是典型的弱相互作用，为什么我们以前进行的β衰变实验正好与宇称保存无关呢？ 经过冥想，杨、李发现了问题的关键:为了通过实验检查弱相互作用中的宇称是否保存，必须测量伪标量(与核自旋和电子动量相关的物理量，只要有印象即可)，以前的β衰变实验就是这样

认识到这一点后，杨振宁和李政道重新设计了一些可以验证宇称是否保存的实验，并将具体的实验方法和以前的分解写在了其非常有名的论文《弱相互作用中，宇称是否保存》中。 》，投了《物理评论》。 但是，论文发表时，论文的主题被杂志变更为“对弱相互作用中宇称保存的疑问”。 因为我认为论文的标题不是问句，杨振宁认为前者更好。

上图是这篇古典论文的截图，论文已经给大家找到了。 你可以在我的公众号(长尾科学技术)上回复“宇称不保存论文”，以获得论文的中文版和英语版。

论文发表后，他们在文案中详细讨论了“弱相互作用力下宇称未保存”的问题，提出了一种可以稍微验证的实验方法。 但是，宇称保存的过去在全方位上表现得很好，而且这些实验也没那么简单，所以他们的论文最初没有引起太热烈的反应。

10实验女王吴健雄

当时，想委托实验物理学家验证宇称是否保存下来并不是那么简单。 实验物理学家认为做实验是否值得验证宇称是否保存下来.。 杨振宁和李政道提出了一些具体的实验方案，这些实验非常困难，同时在当时的物理学家眼里，宇称保存是绝对可靠的，做这样的实验几乎等于徒劳无功。

这个想法在当时是极其主流的。

来到一个叫拉姆齐的实验物理学家也想做一个验证宇称是否保存的实验，费曼说:“那是一个疯狂的实验，不要浪费时间。” 他以10000:1打赌这个实验不会成功，后来改为50:1，但由于橡树岭实验室不支持，拉姆齐不得不退出。 在实验中说明了宇称不保存后，费曼把50美元的支票交给了拉姆齐，成为了对拉姆齐的安慰奖。 眼睛有毒，被称为“上帝之鞭”“物理学良心”的泡利说吴健雄做了这个实验后，他下什么赌注赌宇称都是保守的，他自己也开玩笑说幸好没人赌。 否则，他必须破产(这些物理学家喜欢赌博，应该花110和911被警察逮捕)。 最严重的是朗道，朗道不仅自己公平地批判了宇称保存的想法，他认为沙皮罗这个学生在研究介子衰变的时候宇称应该也没有保存，写论文检查朗道，朗道直接抛弃了他。 几个月后，杨振宁和李政道发表了宇称不保存的论文，吴健雄在实验中进行了说明。 第二年去斯德哥尔摩获得炸药奖，兰威因此后悔了。

穿和服，穿和服，穿和服，穿和服，穿和服。

这里.给她，只是，只是，只是，只是，只是，只是，只是，给她

作为。

手忙脚乱，手忙脚乱，骂骂咧咧的，骂骂咧咧的，像骂人的，像镜子似的。

也是

桃桃

也

当然，尤其是螃蟹蟹蟹蟹蟹蟹蟹总算好的第二，因为微粒子有不明确性，所以不能注意原子核发射电子的方向。 注意原子核的衰变，只能统计他们发射电子的方向概率。 因此，我不得不使原子核向一定的方向旋转。 这项技术被称为原子核极化，这在当时是合适的高科技。

这你知道为什么实验的难度很大，但无论如何吴健雄结束了实验，测量了钴60衰变的束释放电子的方向，显示了宇称在弱的相互作用下无法保存。 实验结果出来时，吴健雄自己不相信这个结果。 她害怕这是哪里的实验误差引起的，谨慎地返回检查。 她也只是把初步的实验结果告诉了杨振宁和李政道，同时让他们暂时不要对外发表，显然杨、李两个人对这个实验结果没那么吃惊，迫不及待地告诉了别人。

消息一出来，整个物理学界都吓了一跳！ 他们马上进行了验证其他宇称保存的实验，结果正确地显示了实验:在弱的相互作用下，宇称本来就没有真正tm的保存！

11宇称不保存的影响

诺奖只是宇称不守恒的小脚注。 杨振宁和李政道于1956年10月发表了《对弱相互作用中宇称保存的疑问》论文，吴健雄随后给予实验验证，诺组委员会立即将1957年的诺奖授予35岁杨振宁和31岁的李政道。 为了知道爱因斯坦在1905年提出了光量子学说和狭义相对论，他于1915年完成了广义相对论，之后，诺小组委员会在1921年，也就是爱因斯坦被拖到42岁时才被授予。

招待。

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一切都是。首先[ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] ] ] ] ] ] ]

嗯其实，除了完全统一的电弱相互作用外，现在用来描述强相互作用的量子色动力学也是杨米尔斯理论。 因此，扬-米尔斯方程在现代物理学中极为重要，是继麦克斯韦方程和爱因斯坦重力场方程之后最重要的一组方程。 与给杨振宁带来诺奖的宇称不守恒相比，杨米尔斯方程式才是杨振宁的最高成就，也是东方人物理学上的最高成就。

关于扬·米尔斯方程式的事件，以后用更大的篇幅向大家更详细地介绍(深度:扬·米尔斯理论说了什么？ 为什么说这是杨振宁超越他诺奖的贡献？ )。 扬·米尔斯-方程式和规范场有很多，我用非常通俗的语言和清晰的逻辑让大家清楚。 我害怕错过我的公众号。 公众号上有我写的复印件。 其实大家也不要害怕心理。 不要被很多公式吓到。 和宇称没有保存一样麻烦复杂。 但是，我相信看到来这里的朋友，宇称未保存的事件基础也基本明确了。 看，现代物理也可怕得意想不到~

12结语

复印件的最后，我想和大家谈谈科学以外的事件。

宇称不保存震惊世界后，人们为什么有两个中国人(宇称不保存的论文于1956年发表，杨振宁和李政道加入美国国籍的时间分别是1964年和1962年，所以那时他们还是中国国籍)跨越物理学界这个坎， 多次必须进行验证宇称是否保存的实验的也是刚加入美国国籍的华裔科学家吴健雄。

美国一家杂志坎贝尔推测，东西方文化差异可能会使中国科学家研究自然规律的不对称。 《科学美国人》著名的科学作家马丁·加德纳认为，中国文化本来就重视不对称，中国文化中极其重要的太极图是不对称分割的圆，这里的黑白两色代表阴阳。 阴阳表示善恶、美丑、雌雄、左右、正负、天地、奇偶校验、生死……等自然界、社会、人类的所有对偶关系。 而且最美的是，每种颜色的重量都有不同颜色的小点。 这意味着阴有阳，阳有阴。 美有丑，丑有美。 生中有死，死中有生。 对称性有不对称，不对称有对称性……这种不对称的思想从以前就传下来，杨振宁和李政道受到潜在的隐含、耳朵的影响，他们比重视对称性的西方科学家更容易打破西方科学以前传来的保守一面吗

太极图我们已经不熟悉了。 也懂阴阳相生相克的道理。 马丁·加德纳说的到底有道理吗，长尾科学技术在这里不做结论，让大家自己想想吧。

最后，经过几十年的研究，人们基本明确了在弱相互作用下宇称为什么不保存，但为什么不保存依然是雾水，特别是为什么宇称在其他三种相互作用下保存，偏偏在弱相互作用下保存

这个接力棒就交给你了~

后记

我们一直认为自然的基本法则是最完美的，有所有的对称性，但李杨的工作第一次明确了物理的基本法则并不完美，没有所有的对称性。 这颠覆了我们对物理基本规律的完美信念，把对称性从高神坛上拉了上来。 从此，描绘基本粒子的物理基本理论不再认为完全具有所有的对称性，发现了基本粒子理论中时间反转对称性的破裂。

那么，不要重复物理的基本法则是完美的信念吗？ 如果我们多次有这个信念，我们必须认为描述我们现有基本粒子的标准理论不是基本的，需要寻求更基本的理论。 这个更基本的理论是完美的，可能有所有的对称性。 对对称性的信念可能有助于找到这个更基本和完美的理论。 我个人认为，追求对称性并不有助于找到更基本、更完美的理论。 对量子纠缠的深刻理解可能有助于找到这个更基本更完美的理论。 )中被调用，将出现故障