谢谨辉

导读：本章摘自独立学者灵遁者量子力学科普书籍《见微知著》。此文旨在帮助大家认识我们身处的世界。世界是确定的，但世界的确定性不是我们能把我的。杨振宁，李政道，吴健雄三个人打破人们对“宇宙守恒”固执印象！这是中国人的骄傲！

物理定律的守恒性具有极其重要的意义，有了这些守恒定律，自然界的变化就呈现出一种简单、和谐、对称的关系，也就变得易于理解了。所以，科学家在科学研究中，对守恒定律有一种特殊的热情和敏感，一旦某一个守恒定律被公认以后，人们是极不情愿把它推翻的。

因此，当我们明白了各种对称性与物理量守恒定律的对应关系后，也就明白了对称性原理的重要意义，我们无法设想：一个没有对称性的世界，物理定律也变动不定，那该是一个多么混乱、令人手足无措的世界！

灵遁者物理科普书籍《见微知著》在灵遁者淘宝有。

诺特定理将物理学中“对称”的重要性推到了前所未有的高度。不过，物理学家们似乎还不满足，1926年，有人提出了宇称守恒定律，把对称和守恒定律的关系进一步推广到微观世界。 这就是一开始为什么说宇称的基础是诺特定理！

让我们先来了解一下“宇称守恒”的含义。“宇称”，就是指一个基本粒子与它的“镜像”粒子完全对称。人在照镜子时，镜中的影像和真实的自己总是具有完全相同的性质——包括容貌、装扮、表情和动作。同样，一个基本粒子与它的“镜像”粒子的所有性质也完全相同，它们的运动规律也完全一致，这就是“宇称守恒”。

假如一个粒子顺时针旋转，它的镜像粒子从镜中看起来就是逆时针旋转，但是这个旋转的所有定律都是相同的，因此，镜内境外的粒子是宇称守恒的。按照诺特定理，与空间反射不变性（所谓空间反射，一般指的是镜像）对应的就是宇称守恒。

在某种意义上，我们可以把同一种粒子下的个体粒子理解成彼此互为镜像的，例如，假设一个电子顺时针方向自旋，另一个电子逆时针方向自旋，一个电子就可以把另一个电子当成镜像中的自己，就像人通过镜子看自己一样。由此推断，根据宇称守恒理论，所有电子自身环境和镜像环境中都应该遵循同样的物理定律，其他粒子的情况也是如此。

听起来，所谓的“宇称守恒”似乎并没有什么特别之处，至少在1926年之前，早已有人提出了牛顿定律具有镜像对称性。不过，以前科学家们提出的那些具有镜像对称的物理定律大多是宏观的，而宇称守恒则是针对组成宇宙间所有物质的最基本的粒子。如果这种物质最基本层面的对称能够成立，那么对称就成为宇宙物质的根本属性。

事实上，宇称守恒理论的确在几乎所有的领域都得到了验证——只除了弱力。我们知道，现代物理将物质间的相互作用力分为四种：引力、电磁力、强力和弱力。在强力、电磁力和引力作用的环境中，宇称守恒理论都得到了很好的验证：正如我们通常认为的那样，粒子在这三种环境下表现出了绝对的、无条件的对称。

在普通人眼中，对称是完美世界的保证；在物理学家眼中，宇称守恒如此合乎科学理想。于是，弱力环境中的宇称守恒虽然未经验证，也理所当然地被认为遵循宇称守恒规律。

然而在1956年，两位美籍华裔物理学家——李政道和杨振宁——大胆地对“完美的对称世界”提出了挑战，矛头直指宇称守恒定律，这成为上世纪物理学界最震撼的事件之一。引发这次震撼事件的最直接原因，是已让学者们困惑良久的“θ-τ之谜”，它是宇称守恒定律绕不过去的坎。

20世纪50年代初，科学家们从宇宙射线里观察到两种新的介子（即质量介于质子和电子之间的粒子）：θ和τ。这两种介子的自旋、质量、寿命电荷等完全相同，很多人都认为它们是同一种粒子。但是，它们却具有不同的衰变模式，θ衰变时会产生两个π介子，τ则衰变成三个π介子，这说明它们遵循着不同的运动规律。

假使τ和θ是不同的粒子，它们怎么会具有一模一样的质量和寿命呢？而如果承认它们是同一种粒子，二者又怎么会具有完全不一样的运动规律呢？

为了解决这一问题，物理学界曾提出过各种不同的想法，但都没有成功。物理学家们都小心翼翼地绕开了“宇称不守恒”这个可能。你能想像，一个电子和另一个电子的运动规律不一样吗？或者一个介子和另一个介子的运动规律不一样吗？当时的物理学家们可没这胆量。

1956年，李政道和杨振宁在深入细致地研究了各种因素之后，大胆地断言：τ和θ是完全相同的同一种粒子（后来被称为K介子），但在弱相互作用的环境中，它们的运动规律却不一定完全相同，通俗地说，这两个相同的粒子如果互相照镜子的话，它们的衰变方式在镜子里和镜子外居然不一样！用科学语言来说，“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。

李政道和杨振宁的观点震动了当时的物理学界，他们在完美的物理学对称世界撕出了一个缺口！

在最初，“θ-τ”粒子只是被作为一个特殊例外，人们还是不愿意放弃整体微观粒子世界的宇称守恒。此后不久，同为华裔的实验物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”，从此，“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础科学原理。

吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变，她在极低温（0.01K）下用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋，把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋，这两套装置中的钴60互为镜像。实验结果表明，这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异，而且电子放射的方向也不能互相对称。实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。

我们可以用一个类似的例子来说明问题。假设有两辆互为镜像的汽车，汽车A的司机坐在左前方座位上，油门踏板在他的右脚附近；而汽车B的司机则坐在右前方座位上，油门踏板在他的左脚附近。

现在，汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙，把汽车发动起来，并用右脚踩油门踏板，使得汽车以一定的速度向前驶去；汽车B的司机也做完全一样的动作，只是左右交换一下——他反时针方向开动点火钥匙，用左脚踩油门踏板，并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。现在，汽车B将会如何运动呢？

也许大多数人会认为，两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是，他们犯了想当然的毛病。吴健雄的实验证明了，在粒子世界里，汽车B将以完全不同的速度行驶，方向也未必一致！——粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。

三位华裔物理学家用他们的智慧赢得了巨大的声誉，1957年，李政道和杨振宁获得诺贝尔物理学奖，一项科学理论，在发表的第二年就获得诺贝尔奖是史无前例的。很遗憾的是，用精妙绝伦的实验证实了宇称不守恒的吴健雄一直没能获奖。

不过，究竟为什么粒子在弱相互作用下会出现宇称不守恒呢？根本原因至今仍然是个谜。

宇称不守恒的发现并不是孤立的。在微观世界里，基本粒子有三个基本的对称方式：

1、一个是粒子和反粒子互相对称，即对于粒子和反粒子，定律是相同的，这被称为电荷（C）对称。

2、一个是空间反射对称，即同一种粒子之间互为镜像，它们的运动规律是相同的，这叫宇称（P）。

3、一个是时间反演对称，即如果我们颠倒粒子的运动方向，粒子的运动是相同的，这被称为时间（T）对称。

这就是说，如果用反粒子代替粒子、把左换成右，以及颠倒时间的流向，那么变换后的物理过程仍遵循同样的物理定律。

但是，自从宇称守恒定律被李政道和杨振宁打破后，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为并不是完全一样的！一些科学家进而提出，可能正是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷（C）不对称，导致宇宙大爆炸之初生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质才形成了我们今天所认识的世界。

如果物理定律严格对称，宇宙连同我们自身就都不会存在了——宇宙大爆炸之后应当诞生了数量相同的物质和反物质，但正反物质相遇后就会立即湮灭，那么，星系、地球乃至人类就都没有机会形成了。

接下来，科学家发现连时间本身也不再具有对称性了！

可能大多数人原本就认为时光是不可倒流的。日常生活中，时间之箭永远只有一个朝向，“逝者如斯”，老人不能变年轻，打碎的花瓶无法复原，过去与未来的界限泾渭分明。不过，在物理学家眼中，时间却一直被视为是可逆转的。比如说一对光子碰撞产生一个电子和一个正电子，而正负电子相遇则同样产生一对光子，这两个过程都符合基本物理学定律，在时间上是对称的。如果用摄像机拍下其中一个过程然后播放，观看者将不能判断录像带是在正向还是逆向播放——从这个意义上说，时间没有了方向。

关于时间没有方向性的论述，我在《变化》中有过论述。大家可以去看看。

然而，1998年年末，物理学家们却首次在微观世界中发现了违背时间对称性的事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现，正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性：反K介子转换为K介子的速率要比其逆转过程——即K介子转变为反K介子来得要快。

至此，粒子世界的物理规律的对称性全部破碎了，世界从本质上被证明了是不完美的、有缺陷的。

当“宇称不守恒”在上世纪50年代被提出时，大多数人对“完美和谐”的宇称守恒定律受到挑战不以为然。在吴健雄实验之前，当时著名的理论物理学权威泡利教授甚至说：“我不相信上帝是一个软弱的左撇子，我已经准备好一笔大赌注，我敢打赌实验将获得对称的结论。”然而，严谨的实验证明，泡利教授的这一次赌打输了。

近代微生物学之父巴斯德曾经说过：“生命向我们显示的乃是宇宙不对称的功能。宇宙是不对称的，生命受不对称作用支配。”自然界或许真的不是那么对称和完美，大自然除了偏爱物质、嫌弃反物质之外，它对左右也有偏好。

自然界的20种氨基酸中，有19种都存在两种构型，即左旋型和右旋型。在非生物反应产生氨基酸的实验中，左旋和右旋两种类型出现的几率是均等的，但在生命体中，19种氨基酸惊人一致地全部呈现左旋型——除了极少数低级病毒含有右旋型氨基酸。无疑，生命对左旋型有着强烈的偏爱。

也有人提出，生命起源时，氨基酸呈左旋型其实是随机的，它不过是顺应了地球围绕太阳转的磁场方向。但大多数科学家却认为，左旋型和右旋型的不对称意味着这两种能量存在着高低。通常认为，左旋型能量较低，也较稳定，稳定则容易形成生命。

更令人费解的是，虽然构成生命体的蛋白质氨基酸分子都是左旋型的，但组成核酸的核糖和脱氧核糖分子却都是右旋型的——尽管天然的糖中左旋和右旋的几率几乎相同。

看来，上帝对左右真的是有所偏爱，如果事事处处都要达到绝对的平衡对称，“万物之灵”的生命就不会产生了。

不管是故意也好，疏忽也罢，上帝或许真的并不是一个绝对对称的完美主义者。从某种意义上来说，正是不对称创造了世界。

道理其实很简单。虽然对称性反映了不同物质形态在运动中的共性，但是，只有对称性被破坏才能使它们显示出各自的特性。这正如建筑一样，只有对称而没有对称的破坏，建筑物看上去虽然很规则，但同时却一定会显得非常单调和呆板。只有基本上对称但又不完全对称才能构成美的建筑。

大自然正是这样的建筑师。当大自然构造像DNA这样的大分子时，总是遵循复制的原则，将分子按照对称的螺旋结构联接在一起，构成螺旋形结构的空间排列也是基本相同的。但是在复制过程中，对精确对称性的细微的偏离就会在大分子单位的排列次序上产生新的可能性。因此，对称性被破坏是事物不断发展进化、变得丰富多彩的原因。

正如著名的德国哲学家莱布尼茨所说，世界上没有两片完全相同的树叶。仔细观察树叶中脉（即树叶中间的主脉）的细微结构，你会发现就连同一片叶子两边叶脉的数量和分布、叶缘缺刻或锯齿的数目和分布也都是不同的。

绝大多数人的面部发育都不对称，66%的人左耳稍大于右耳，56%的人左眼略大，59%的人右半侧脸较大；人的躯干、四肢也不完全对称，左肩往往较高，75%的人右侧上肢较左侧长。

可以说，生物界里的不对称是绝对的，而对称只是相对的。实验研究证明，这是由于细胞内原生质的不对称性所引起的。从生物体内蛋白质等物质分子结构可以清楚地看到，它们一般呈不对称的结构形式。科学研究还发现，不对称原生质的新陈代谢活动能力，比起左右对称的化学物至少要快三倍。由此可见，不对称性对生命的进化有着重要的意义。自然界的发展，正是一个对称性不断减少的过程。

其实，不仅在自然界，即使在崇尚完美的人类文明中，绝对的对称也并不讨好。一幅看来近似左右对称的山水画，能给人以美的享受。但是如果一幅完全左右对称的山水画，呆板而缺少生气，与充满活力的自然景观毫无共同之处，根本无美可言。

有时，对对称性或者平衡性的某种破坏，哪怕是微小破坏，也会带来不可思议的美妙结果。从这种意义上来说，或许完美并不意味着绝对的对称，恰恰是对称的打破带来了完美。

“宇称不守恒原理”的影响是深远的。许多人说：“很难想象，假若没有杨和李等的工作，今天的理论物理会是什么样子？！”1998年年末，物理学家发现首例违背时间对称性事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现，正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性。这一发现虽然有助于完善宇宙大爆炸理论，但却动摇了“基本物理定律应在时间上对称”的观点。

物理学上这种不辨过去与未来的特性被称为时间对称性。经典物理学定律都假定时间无方向，而且也确实在宏观世界中通过了检验。但近几十年来，物理学家一直在研究时间对称性在微观世界中是否同样适用。欧洲原子能研究中心的一个小组经过长达三年的研究最近终于获得了突破。他们的实验观测首次证明，至少在中性K介子衰变过程中，时间违背了对称性。

由来自九个国家近百名研究人员组成的这一小组在实验中研究了K介子反K介子相互转换的过程。介子是一种质量比电子大，但比质子与中子小，自旋为整数，参与强相互作用的粒子，按内部量子数可分为π介子、ρ介子和K介子等。研究人员在实验中发现，反K介子转换为K介子的速率要比其时间逆转过程、即K介子转变为反K介子来得要快。这是物理学史上首次直接观测到时间不对称现象。

现代宇宙理论曾认为，宇宙大爆炸之初应该产生等量物质和反物质，但当今的宇宙却主要为物质世界所主宰，这一现象一直让人困惑。欧洲核子中心新实验证明，反物质转化为物质的速度要快于其相反过程，因此它为宇宙中物质量为何远远超过反物质量提供了部分答案。

另外，新成果对物理学基本对称定律研究也有重要意义。物理学家们一直认为，除了基本物理定律不受时间方向性影响外，物体在空间物理反射的过程以及粒子与反粒子的变换过程也应遵循对称性。时间、宇称和电荷守恒定律被认为是支撑现代物理学的基础之一。

本世纪50年代来，物理学家先后发现一些守恒定律有时并不完全满足对称性。美籍华人物理学家杨振宁和李政道曾提出弱相互作用中宇称不守恒理论并经实验证实，之后美国人詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇又发现K介子衰变过程违背宇称和电荷联合对称法则，他们都因此而获诺贝尔物理学奖。由于时间、宇称和电荷作为一个整体被认为应该守恒，物理学家们曾猜想说，时间在特定情况下会违背对称性。欧洲核子中心的成果首次证实了这一猜想。

1999年3月，科学家称直接观测证明电荷宇称定律有误。美国费米实验室宣布说，该实验室以前所未有的精度，基本“确切无疑”地证明中性K介子在衰变过程中直接违背了电荷宇称联合对称法则。这一结果被认为是物质和反物质研究领域的一项重要进展。

目前普遍接受的物理学理论认为，每一种基本粒子都有其对应的反粒子。譬如说与带负电的电子相对应，就存在质量相同、携带电荷正好相反的正电子。在反物质理论提出后，科学家们一直认为，粒子和反粒子之间在特性上存在对称，就象人们通过镜子看自己一样。这些对称特性主要包括基本物理定律不受时间方向性影响，以及空间反射下的物理过程以及粒子与反粒子的变换过程遵循对称，它们分别被称为时间、宇称和电荷守恒定律。

1964年，美国物理学家克洛宁和菲奇发现，K介子与其反物质反K介子之间违背宇称和电荷联合守恒定律。但两位物理学家主要通过K介子与反K介子的量子力学波动效应而观测到其违背电荷宇称守恒现象，因此被认为是一种间接观测。自60年代以来，世界各国物理学家也先后得出一些类似结果，但基本也都属于间接观测范畴。而要想直接证明K介子违背宇称和电荷联合守恒定律，其主要途径是研究K介子衰变为其它粒子的过程。K介子可衰变为两个介子。物理学家们曾从理论上指出，通过实验测量出一定数量K介子中有多少衰变为介子，这一比值如果不接近零，那么即可被视为直接证明了宇称和电荷联合定律不守恒。

据报道，各国科学家们近年来一直在从事K介子衰变为介子比值的测算，但所获得结果都无法被认为是确切的证明。而费米实验室所获得的最新数值结果（0.00280误差0.00041），由于其精确度比此前实验都有所提高，从而直接证明了宇称和电荷守恒定律确实有局限性。

宇称和电荷联合定律不守恒最早发现者之一、曾获1980年诺贝尔物理奖的克洛宁教授在评价费米实验室新成果时称，这是自发现违背宇称和电荷守恒定律的现象35年来，人们首次获得的有关该问题真正新的认识。普林斯顿大学教授瓦尔·菲奇说：“这个结果让人极其诧异，这是完全没有预料到的，它非常、非常有意思。”

科学家计划继续在费米实验室进行实验和计算，以验证这些最新观察结果是否确实。与此同时，如果你想知道世界为什么会是现在这个样子，答案完全就在于左右之间的差异——你只要看看镜子就行了。

在结尾我们还要介绍两个人，同样也是华裔物理学家。一个叫吴健雄女士。一个女士，取了一个男人的名字。但她其实是美女。

就是她用实验证实了杨振宁和李政道提出的宇称不守恒理论的。从而使得杨李二人在提出理论的第二年就获得诺贝尔奖。但吴健雄女士本人却没有获奖。

下面是关于她的简介：吴健雄（1912.5.31-1997.2.16），生于江苏省苏州太仓浏河镇，美籍华人，著名核物理学家、被誉为“东方居里夫人”，世界物理女王、原子弹之母、原子核物理的女王、最伟大的实验物理学家，在β衰变研究领域具有世界性的贡献。

中华民国二十三年（1934年）毕业于国立中央大学物理系获学士学位，1940年毕业于加州大学伯克利分校（UC Berkeley）获物理学博士学位，1952年任哥伦比亚大学副教授，1958年升为教授，1958当选为美国科学院院士，1975年获美国最高科学荣誉—国家科学勋章， 1990年，中国科学院紫金山天文台将国际编号为2752号的小行星命名为“吴健雄星”，1994年当选为中国科学院首批外籍院士。

吴健雄主要学术工作是用β衰变实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒，用实验证明了核β衰变在矢量流守恒定律，μ子、介子和反质子物理方面的实验研究，验证“弱相互作用下的宇称不守恒”，奠定了吴健雄作为世界一流实验物理学家的地位，许多著名科学家都为她没有因该项成就同杨振宁与李政道同获诺贝尔物理奖而疑惑不平，但已被公认为世界最杰出的物理学家之一。

李政道：李政道，1926年11月25日生于上海，江苏苏州人，哥伦比亚大学全校级教授，美籍华裔物理学家，诺贝尔物理学奖获得者，因在宇称不守恒、李模型、相对论性重离子碰撞（RHIC）物理、和非拓扑孤立子场论等领域的贡献闻名。

1957年，与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。1979年到1989年的十年内，共派出了915位研究生，并得到美方资助。1985年，他又倡导成立了中国博士后流动站和中国博士后科学基金会，并担任全国博士后管理委员会顾问和中国博士后科学基金会名誉理事长。1986年，他争取到意大利的经费，在中国科学院的支持下，创立了中国高等科学技术中心（CCAST）并担任主任。其后，成立了在浙江大学的浙江近代物理中心和在复旦大学的李政道实验物理中心。

2004年任RIKEN-BNL研究中心名誉主任。2006年至今任北京大学高能物理研究中心主任。2016年获得“2015中华文化人物”荣誉。

虽然杨振宁，李政道，吴健雄都是华裔物理学家，但终究是从中国走出去的科学家。就说明了，中国人是聪明的，中国人搞科研是很有魄力的。中国的飞速发展，也印证了这一点。

从诺特定理到宇称守恒是进步，从宇称守恒到宇称不守恒，更是突破。未来我们一定会弄明白，宇称不守恒的根本原因。

因为我们人类时时刻刻都在准备突破。但你要突破，首先要学习很多很多的知识，高等物理，高等数学，还有对物理，对哲学的感悟。我希望你成为科学家，然后我会在这本书中，很荣幸的也介绍你，让更多人的看到你的研究成果。

摘自独立学者灵遁者量子力学书籍《见微知著》

灵遁者国学智慧

在回答题主的问题之前，先提一个问题，中国第一个获得诺贝尔奖的是谁呢？是莫言还是屠呦呦奶奶？

如果你的答案是以上的任何一个，那么恭喜你，你答错了。

第一个获得诺贝尔奖的中国人是杨振宁和李政道，他们于1957年获得诺贝尔物理奖，而当时他们还没有加入美国籍。

少年杨振宁

帅哥李政道

而他们获得诺贝尔物理奖的成果就是宇称不守恒。

说了宇称不守恒的提出者，下面说一下宇称不守恒的历史。

还是先引用一段原文吧。

丁仪拿起撂在地板上的一瓶白兰地，把两个脏兮兮的杯子分别倒满，递给汪淼一杯，后者谢绝了。“应该庆祝一下，我们发现了一个伟大的定律：物理规律在时间和空间上是均匀的。人类历史上的所有物理学理论，从阿基米德原理到弦论，以至人类迄今为止的一切科学发现和思想成果，都是这个伟大定律的副产品，与我们相比，爱因斯坦和霍金才真是搞应用的俗人。”

这是三体中丁仪的一段话，就是说最显而易见的道理，宇宙间有统一的物理定律，其实六分仪说的就是诺特定理。

艾米.诺特

诺特定理有传奇的女数学家诺特提出，是物理学的中心理论，关于这位女数学家的传奇，以后会在头条号文章中说，现在直说诺特定理。

诺特定理就是说对于每个局部作用下的可微对称性，存在一个对应的守恒流。由此可以得出一些很基本的推论，例如动量守恒和能量守恒，说清楚一点就是物理定律不随着时间和空间的改变而改变，其实也就是六分仪的那句话。

诺特定理是基于对称的，想想其实也是，例如我们有左手就有右手，照照镜子，会发现镜子里的人和我们本人一模一样，只不过是对称的。

于是物理学家们就认为世界是对称的，这方面尤其以天才物理学家泡利最执着，关于泡利的故事可以参见我在头条号的文章《泡利：爱因斯坦的继承人，纵横物理世界的上帝之鞭》，这里就不多说了，泡利认为：上帝不是一个弱左撇子。这句话起源于他和来自中国的年轻人杨振宁和李政道的交往。

在上世纪五十年代，物理学家们发现了两种介子，τ和θ，这两种介子运动规律完全相同，基本就是双胞胎，甚至物理学家们干脆就认为他们就是一种介子，可问题就在于他们衰变以后，τ介子衰变成了三个π介子，θ介子衰变成了两个π介子，按理说，双胞胎生的孩子基因应该相同，那多出来的一个π介子哪里来的，莫非是隔壁老王帮忙？这个比喻有点粗俗，咱们换个说法，就好像你照镜子时，镜子里的你突然长出了第三只手，是不是有点恐怖？

物理学家们对此百撕不得其姐，不对，是百思不得其解，要么是眼花了，要么是镜子错了，物理学家们做了很多实验，证明眼睛好好的，没有花，那么镜子错了，不可能啊，镜子证明会错呢？

在物理学发展史中，经常会出现这种情况，对于普通人来说，都是尽力去修正理论，而对于天才来说，干脆就颠覆理论。这方面最好的例子是爱因斯坦，当初由于迈克尔逊莫雷实验出现的以太零结果，洛伦兹提出了洛伦兹变换来修正牛顿力学，可爱因斯坦干脆就废除了以太，于是相对论就诞生了。

这次的天才是来自中国的杨振宁和李政道，两个年轻人认为干脆是镜子错了不就完了，在弱相互作用下，粒子根本就不符合宇称守恒，这就是划时代的论文《宇称在弱相互作用下守恒吗?》.

他们把论文寄给了天才泡利，泡利号称物理界的上帝之鞭，在物理界混，不被泡利抽两鞭子出门都不好意思给人打招呼，泡利果然就抽了两鞭子，“我不相信上帝是一个弱左撇子，我准备押很高的赌注，赌那些实验将会显示……对称的角分布……”，“对称的角分布”指的就是宇称守恒，言下之意，泡利认为年轻人的想法根本就不值一提。

不过这次的鞭子抽在了泡利的脸上，也幸亏没人和泡利打赌，否则泡利就倾家荡产了，因为在泡利说这话的两天前，被泡利称为“无论作为实验物理学家还是聪慧而美丽的年轻中国女士”吴健雄博士就发出了证明“宇称不守恒”实验的论文。

吴博士笑靥如花，泡利却有些落寞

这个结论意义重大，在宇宙之初，会产生物质和反物质，正是因为这一点点不对称性，会使得物质多一点点，其余的物质和反物质湮灭了，这多出的一点点物质就产生了今天的美丽世界。

1957年，来自中国的杨振宁和李政道获得了诺贝尔奖，遗憾的是聪慧而美丽的年轻中国女士吴健雄博士，吴博士的经历更加传奇，她就是《第二次握手》中丁洁琼女士的原型。

最后再说一下杨振宁先生，最近霍金先生去世，人们纷纷冠以“当世最伟大的物理学家”的称号，这有些过誉了，只要杨振宁先生在世，任何人不能以此代称，杨振宁先生是和牛顿、爱因斯坦、麦克斯韦并称的伟大物理学家。

闲时乱翻书

题主你好，宇称也叫空间反射。这是几何学里面的一个很重要的参数。它并不是物理量，也不是物理学独有的东西。在数学里，宇称是很常见的。初中我们就学过作一个图形关于某一条直线对称的像，这就是空间反射。

所谓宇称守恒，其实是一个不太严谨的说法，应该叫空间反射不变性。在这里，我先介绍一条重要的数学-物理定理：诺特定理。该定理说，具有连续对称性的物理系统一定具有某种守恒律。注意，我把“连续”二字加黑以示强调。一个系统如果拥有转动对称性，也就是将体系绕着某个轴转动而不改变体系，那么该体系存在角动量守恒。类似地，平移不变的体系存在动量守恒。但是，宇称并非是连续对称性，换句话说，一个体系即便空间反射不变，也不代表就存在守恒律！可是如果体系具有某种和宇称相关的守恒律，那么该体系空间反射一定是不变的。

现在的问题是，什么样的体系具有空间反射不变性？引力是物理学家最早发现的相互作用，它是具有空间反射不变性的。原因很简单，写出牛顿引力场的基本公式，将其做空间反射，会发现该方程所描述的引力场没有改变！其次是电磁场，考察麦克斯韦方程即可发现，在空间反射下，梯度算符出一个负号，电场强度矢量出一个负号，磁感应强度矢量不变，电流密度矢量出一个负号，电位移矢量出一个负号，磁场强度矢量不变，所以麦克斯韦方程是空间反射不变的。

仿佛我们可以归纳一条定律：对于所有相互作用，空间反射不变性都是严格成立的，也就是宇称守恒定律。但是这条定律在弱相互作用上却被严格否定了！！所谓弱相互作用不满足空间反射不变性，最简单的例子就是吴健雄等当年提出的实验，对称而放的两台性能完全一致的β粒子衰变仪器，发射的β粒子的自旋却并不是左右对称的。这就说明弱相互作用不是空间反射不变性，而是空间反射改变的。这就是弱相互作用的宇称不守恒。

弱相互作用的宇称不守恒说明，不存在空间反射的普遍守恒律！我们必须要从更加本质的物理学理论出发去研究相互作用，而不是唯象地寻找几个守恒律就可以理解相互作用的。

科学联盟

答：宇称，简单地说就是镜像互换不变性，或者左右互换不变性，专业解释为空间反射不变性；宇称不守恒说的是不变性被破坏，在弱相互作用宇称是不守恒的；在强相互作用、电磁相互作用和万有引力中宇称是守恒的。

要深刻理解宇称不守恒，我们先来熟悉我们已知的物理定律，比如牛顿力学就具有空间平移对称性和时间平移的对称性。

也就是说，一个物体平移一段距离后，所遵循的力学定律是不变的；同样随着时间的流逝，力学定律也是不变的。

在物理学中，有个中心定律叫做“诺特定理”，诺特定理深刻揭示了其中的本质。

基于这种对称性，物理学中引出一个重要概念——宇称，就是我开头说的那个。

科学家为了描述这种对称性质，把微观粒子分成两类，一类宇称为正（+1），一类宇称为负（-1），也可称作奇偶，一个系统的总宇称，就等于系统内所有粒子宇称的乘积。

宇称守恒描述：一个系统无论如何变化，不管是分裂出新粒子，还是结合成新粒子，系统变化前后的总宇称保持不变。

该守恒的物理图像，就是物理定律在镜像中保持不变。

比如一个物体，它在镜子中的图像虽然左右互换了，但是镜子中的物体，所遵循的物理学规律和镜子外是一样的。

宇称守恒一直被物理学家认为是宇宙的基本规律，上帝不可能偏爱"左"或者"右"，在电磁力和强相互作用力中都是守恒的。

直到1954年，实验物理学家发现一个奇怪现象，被称作""τ-θ之谜"。

原因是K介子（电子质量的1000倍，寿命约一亿分之一秒），存在六种不同的分裂方式，让科学家感到惊讶的是，分裂后的总宇称不守恒，一种衰变成奇宇称态，一种衰变成偶宇称态。

1956年，李政道和杨振宁合作，阐述了弱相互作用中，宇称不守恒的机制，并设计了几种验证方案。

当年，另外一位美籍华裔女物理学家吴健雄，就以漂亮且严谨的实验，证实了杨-李的理论。

宇称不守恒的发现意义非常重大，在物理学中，时间T、宇称P和电荷C，被认为是现代物理学的基础，三者的守恒一直是物理学关注的对象，宇称不守恒让物理学家开始思考，我们理解世界的方式或许出了问题。

在20世纪末，物理学家詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇，再次发现宇称和电荷的联合对称不守恒（CP破坏），获得1980年的物理学诺贝尔奖。

后来人们还发现，电荷对称性（C）和时间反演对称性（T）也非严格守恒，可是三者的结合CPT，却是严格守恒的，这在大型强子对撞机中已经得到了证实。

好啦！我的答案就到这里，本答案的部分内容，取自我自己在2018年2月23日发布的原创文章《上帝是个左撇子，杨振宁和李政道发现的宇称不守恒，到底是何物？》，喜欢我们答案的读者朋友，记得点击关注我们——艾伯史密斯！

艾伯史密斯

宇称不守恒是近代物理里一个重要的发现，这个发现直接导致了诺贝尔奖。

左右同时存在的世界

通常情况下我们的世界，左右是同时存在的，比如人有两只手，洋流在北半球和南半球分别沿顺时针逆时针环流，数学里的三维坐标系可以是左手系，也可以是右手系。

数学里的左手系（左）和右手系（右）

我们可以定义什么叫左，什么叫右。一个球既可以沿着顺时针旋转也可以沿着逆时针旋转。这是完全可以做到的。

中微子只能是左旋的

如果有一天，有人告诉你：不，有一种球，只能沿着逆时针转。

然而，杨振宁和李政道通过查阅大量现象发现，中微子只能沿着某个方向旋转，并首先提出弱相互作用中宇称不守恒。该论点由吴健雄于1957年通过实验证明，弱相互作用中宇称不守恒，也就是，中微子只能是左旋的。你可以给左旋改个名字叫右旋，但是这不影响一个事实，就是中微子只能沿一个方向转，而不能沿另一个方向转。

钴60实验

为了更好的理解这一实验现象，我们以吴健雄当年做的实验为例来看看实验室如何说明中微子（实际上应该叫反中微子，不过这只是名字的区别）只能沿一个方向旋转。

钴60的天然放射

钴60是天然放射性元素，会衰变为镍60，一个电子和一个反中微子。

钴60在弱磁场下的情况

实验上已经知道钴60的自旋为5，镍的自旋为4，这相当于我们把一个静止的钴60放在微弱的磁场里面，钴60以磁场为轴，旋转的角动量沿磁场方向有时候为5，有时候为4，...，有时候为-4，有时候为-5。而镍60类似。

钴60在强磁场下的情况

如果磁场很强，由于钴60拥有核磁矩，大多数的钴60便会在磁场的影响下偏向磁场，此时钴60以磁场为轴，旋转的角动量沿磁场方向大多数时候为5，稍微多的时候为4，...，少部分时候有时候为-4，很少的时候为-5，平均来看是向上的，正的，沿着磁场方向的，右手旋转的。吴健雄将钴60放进磁场，在磁场的作用下，静止的钴便像上图一样在旋转，衰变以后剩下的镍也如上图。

为了维持角动量守恒，发射的中微子和电子的自旋合起来，必须为1，才能满足5=4+1。

由于大多数的钴60都沿右手旋转，那么电子和中微子也应该大多数是沿着右手方向旋转。

左手右手中微子的定义

到目前为止，我们清楚了实验的基本情况，现在引入右手旋转中微子，与左手旋转中微子的定义。

如果中微子没有质量，其运动方向与自旋方向相同，就是右手中微子，如果自旋方向与运动方向相反就是左手中微子。

吴健雄的实验

现在我们可以了解吴健雄当年的实验。如果认为两种中微子同时并且等量的存在。根据之前的分析，受到磁场的影响，大量的中微子应该拥有沿着磁场向上的自旋，可是自旋的方向不是粒子运动的方向，如果两种中微子都存在，我们应该在沿着磁场和逆着磁场方向观察到差不多数目的中微子（为了维持动量守恒，电子也应该如此），所以我们应该观察到差不多数目的电子。

这个实验在一定的精度上说明了宇称不守恒。

在科学的道路上求索

杨振宁心法将对称几何引入理论物理，用茼单几何推证微观粒子复杂结构是一创举，遗憾的是他的创意方法论並末帶动国内同业的腾飞，本道人计划八论系统探索杨振宁方法论

杨振宁获宇称守恒诺贝尔奖的方法论探索

这个问题纠结贫道有些时间了，联系几个相关问题，1，当年那么多理论扬理学家研究对称现象只有'杨李夺冠？2，课题设计如此天衣无缝他是如何做到的？且，3，他的设计构思並不是走标准的Fisher统计设计套路而是带有东方思维方式的顶层设计和全局整体特色。4，清华不缺精英为什么杨向来十四年没有一带出一个诺贝尔奖？然杨振宁接弱相互作从立题到拿奖只有五年不到2年，杨振宁的绝招是他没有拿出来或是太难了以至于难于学到手？权且以杨振宁心法为题以启动年轻学子效法其四海皆准的方法，而不是课题本身。

量子力学问世后，对称问题升级为一种微妙的观念，量子的瞬间变化在空间完成，二十多年学界一直认为是对称守恒的，直到B塔衰败才发现有不守恒，这就是楊振宁要用中国人的智慧挑战理论物理尖端经典课题。着他们如何下手

楊没有按照统计设计套路设计课题，而是类同于东方传统的顶层设计，摆正思路和正本清源

在提出假设前用他的观念清理设计思想，在57年的诺贝尔奖讲座中他首先交待他的心法。为此他疏理了数学，逻辑和理论三者关系，他说数学只是建立逻辑支柱，有了好的数学逻辑並不等于一定能出好理论，关健是有一个好的假设和正确的结论。

然后他正本清源，把四种力归于强相互作如使弯曲的互作，和弱相互作如B衰败和引力作用。把二十多年的关于宇称守恒的结论及其证据逐一清理，问题出来了，杨振宁归纳为二个，即

1，所有前面的试验无一涉及弱相力，2，强相作用的宇称守恒掩盖了弱相不守恒，这正是其他课题研究没有注意到…

实验设计:

他们(是否吴健雄参加？？)设计左右二列`表读记录器记录了数据，这样的设计如医学研究的配对试验。即在其他条件完全等同的安排下，只观察聚焦于不同输出端的粒子数，吳健雄的结果出来了，各名大学重复验证，弱相作用下宇称不守恒。我都有点为吴女士设有分一份诺贝尔奖而不平，你呢？

一个让我惊讶的事是用杨振宁论述从左右对称到奇偶宇称的过程追叙到1924年 Laporte 的发现光子的喷射与否是依次替换以，他将这种理交替类同对称定义为+1和一1，联系着一种宇称守恒。这是苐一次左右对称现象升级为物理学宇称守恒定律。并有定义说，宇称的初始数和终极状态数(？必须)相等。1953年 Dalitz在3*3方上提出智力游戏而成拉斯维斯赌城大亨。

一个极其类似的玄空飞星游戏理论(见本道士在本栏目相关文章)绝对不会低于西方的此类游戏，二十年前发表的这个框架如今发展成西方风水的领航者，图片示一到九坐子向午楼盘的玄空宇称图
此模型如建筑设计师要用于楼盘参考请逐一审核其正确性，因这作者是年青人，輩分该是学生的学生新一代

国学解量子古今发先声

这个问题如果用专业概念说太抽象。那就形象的比喻一下吧。宇称是说宇宙里的物理维度对称性的称呼。就像人类社会对人的分类的称呼一样。比如有男人，女人的关系。守恒就是两个物质形成的新的维度是对称的。就好像两个男人组成一个组，无论其中那个人都能代表这个组的性质。不守恒就是两个物质之间的维度不对称，就好像一个男人和一个女人组成一个组，无论那个人都不能代表这个组的全部性质。

所以宇称不守恒，就是物质之间的两个维度（性质）相互之间的不对称性。

至于为什么会有不对称原因和前面的比喻也差不多，就是两个维度的性质是同一类维度的不同层面。基本上就是同一类维度的“男女”关系。

量子力学的测度和相对论的度规都是物质之间相互阴阳关系的具体性质。其根本原因就是能量和时间守恒定律的不同表现形式。
所以宇称不守恒关系是万物形成的根本原因。

科学无止境

施郁

（复旦大学物理学系教授）

在物理学中，有一个守恒的量，就代表有一个相应的对称性。 这叫做诺特定理。比如，如果一个系统的能量守恒，就代表它具有时间平移对称性。就是说，时间改变任意长的间隔，能量函数（专业术语叫哈密顿量）保持不变。如果一个系统的动量守恒，就代表它具有空间平移对称性，就是说，将每个空间位置移动任意长的距离，哈密顿量保持不变。如果一个系统的角动量守恒，就代表它具有空间旋转对称性，就是说，将系统旋转任意角度，哈密顿量保持不变。

宇称守恒就代表系统具有空间反演不变性，就是说将每个位置改为相对某个原点距离相等，方向相反的位置，系统的哈密顿量保持不变。

现在我们来看看基本相互作用的对称性。世界上的基本相互作用有引力、电磁、弱相互作用和强相互作用。 除了弱相互作用，其他相互作用都是宇称守恒的，也就是空间反演不变的。

1956年的时候，物理学家对于弱相互作用主宰的某种过程感到困惑。有两种粒子，除了宇称，各种性质完全一样。 为什么宇称不一样呢，因为一种粒子在弱相互作用下，衰变为3个派介子；而另一个在弱相互作用下，衰变为3个派介子。每个派介子的宇称为-1，所以原来的这两种粒子的宇称相反。

李政道和杨振宁发现，根本没有理由说弱相互作用下，宇称是守恒的。他们建议了一些实验，直接验证弱相互作用下，宇称否是守恒的。吴健雄等人的实验表明，弱相互作用下，宇称不守恒。

物理文化与施郁世界线

我看别的答案说的都比较专业的样子。如果仅和爱好者解释，可以这么比喻:

给你一些正方形，长方形，圆形的照片，并且告诉你这些照片有的是直接拍摄的，有的是从镜子里拍摄的。你能分辨出来吗？

宇称不守恒就是上述那些东西右边多画了一个点，或者某个人右脸长了一个痣，于是现在就能选出来哪些照片是直接拍摄哪些是从镜子里拍摄的了。

安兹乌拉恭

一个原子从对称性上来说，拥有电子与质子就足够了。但是它却偏偏多出来一样叫中子的东西。你说这是不是不对称了？但是呢，中子是不带电的。要是把中子当做对称轴来看，一个正，一个是零，一个是负。它又对称了。

那么宇宙呢？宇宙是不是也这样，被掺和进了什么东西，所以本不相干的阴和阳才建立起了秩序？

關鍵字: 科普 守恒 科学