深度：楊振寧先生的宇稱不守恒講的是什么？

很多人開始知道楊振寧，都是從楊振寧翁帆的新聞，或者恢復(fù)中國國籍開始的。楊振寧先生是個(gè)著名的物理學(xué)家，地位比肩大家熟知的愛因斯坦，牛頓。他和李政道在1956年發(fā)表了“宇稱不守恒”定律，并獲得1957年物理學(xué)諾貝獎(jiǎng)。這個(gè)“宇稱不守恒”有多厲害？可以說是當(dāng)時(shí)物理界的晴天霹靂。

什么是“宇稱不守恒”？今天從簡(jiǎn)單的角度講講，如果想理解的透徹，可以買本書學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。按照明面上咱們需要理解“宇稱”和“不守恒”。既然“宇稱不守恒”獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，那之前的認(rèn)識(shí)就是“宇稱守恒了”。

守恒是大家容易接受的，初中物理就降“能量守恒，質(zhì)量守恒，電荷守恒”定律，守恒的意思是“保持不變”。那“宇稱”是什么呢？這是個(gè)翻譯詞匯，原詞“parity”，有對(duì)等的意思。前輩們?cè)诜g的時(shí)候，想到“宇”有宇宙、空間的意思，“稱”有對(duì)稱的意思。“宇稱”兩字合在一起就是“描述空間上的對(duì)稱性”。那“宇稱守恒”就好理解了，大概的意思就是“空間上的對(duì)稱性是保持不變的”。

對(duì)稱性就像照鏡子一樣。如果我去照鏡子，那鏡子里面的人除了左右不同，其他的跟我一模一樣啊。這個(gè)就是“宇稱守恒定律”了。

如果我笑了一下，他哭了，這個(gè)就是“宇稱不守恒”。問題來了，鏡子里面的人怎么會(huì)跟我的表現(xiàn)不一樣，是我眼花了吧？現(xiàn)實(shí)生活中不是這樣的，但是在弱核力學(xué)理論中，“鏡面里的我，跟我不一樣”會(huì)發(fā)生。

自然界中有四大基本力：強(qiáng)核力、弱核力、電磁力和引力。電磁力是電荷、電流在電磁場(chǎng)中所受力的總稱，高中的時(shí)候咱們學(xué)過“電磁感應(yīng)”。萬有引力大家都知道，就剩下的兩個(gè)比較陌生：強(qiáng)核力和弱核力。

這四種力在我們生活中，都有一片小天地。強(qiáng)核力之所以強(qiáng)，是因?yàn)樗悄壳八乃姆N宇宙間基本作用力中最強(qiáng)的。現(xiàn)在開始回憶物理知識(shí)（看下圖更形象些），原子由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成，原子中所有的質(zhì)子和中子結(jié)合起來就形成了一個(gè)很小的原子核。質(zhì)子和中子的穩(wěn)定性就靠強(qiáng)核力維持。關(guān)于強(qiáng)核力的運(yùn)用有核裂變，也是原子彈的理論基礎(chǔ)。

了解弱核力，先了解放射性。還是舉個(gè)例子，昨天買了幾個(gè)蘋果放在冰箱里，今天一開冰箱，蘋果竟然變成了梨。是不是又眼花了，這個(gè)在量子領(lǐng)域是可能的。又要大家回憶一下化學(xué)元素周期表，從第六周期開始出現(xiàn)放射性元素。放射性元素（確切地說應(yīng)為放射性核素）是能夠自發(fā)地從不穩(wěn)定的原子核內(nèi)部放出粒子或射線（如α射線、β射線、γ射線等），同時(shí)釋放出能量，最終衰變形成穩(wěn)定的元素而停止放射的元素。這種性質(zhì)稱為放射性，這一過程叫做放射性衰變。

理解上面的，弱核力就比較好理解了，是指造成放射性原子核或自由中子衰變的短程力，作用于所有物質(zhì)粒子，而不作用于攜帶力的粒子。短程力的意思呢，就是作用力短，距離越長，力越小。簡(jiǎn)單理解，弱核力就是造成放射性原子核發(fā)出射線的作用力。

宇稱守恒理論的確在幾乎所有的領(lǐng)域都得到了驗(yàn)證——只除了弱核力。再從頭理解下，宇稱不守恒定律：在弱核力作用下,互為鏡像的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)不對(duì)稱。

20世紀(jì)50年代初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩種有放射性的新介子，姑且咱們成為N0.1和NO.2吧。這兩種介子的自旋、質(zhì)量、壽命電荷等完全相同，很多人都認(rèn)為它們是同一種粒子。但是，它們卻具有不同的衰變模式，N0.1衰變時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)π介子，NO.2則衰變成三個(gè)π介子，這說明它們遵循著不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)然N0.1和N0.1照鏡子是一樣的，NO.2和NO.2照鏡子也是一樣的。

重點(diǎn)來了，1956年，李政道和楊振寧在深入細(xì)致地研究了各種因素之后，大膽地?cái)嘌裕篘0.1和NO.2是完全相同的同一種粒子（后來被稱為K介子），但在弱核力相互作用的環(huán)境中，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律卻不一定完全相同，通俗地說，這兩個(gè)相同的粒子如果互相照鏡子的話，它們的衰變方式在鏡子里和鏡子外居然不一樣！用科學(xué)語言來說，“N0.1和NO.2”粒子在弱核力相互作用下是宇稱不守恒的。

最后再說下楊振寧先生，他是中國第一個(gè)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的物理學(xué)家，作為當(dāng)今世界的物理學(xué)大師，楊振寧在做出了巨大的貢獻(xiàn)，我們的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)該在楊振寧先生的物理成就，而不應(yīng)該在私人方面。