謝謹輝

宇稱不守恆定律是指在弱相互作用中，互為鏡像的兩個物質的運動不對稱，由著名的物理學家吳健雄用鈷60驗證。科學界在1956年以前一直認為宇稱守恆，也就是說一個粒子的鏡像與其本身的性質完全相同，1956年，科學家發現θ和γ兩種粒子的自旋、質量、壽命、電荷完全相同，大多數人認為它們是同一種粒子，但是θ衰變時產生兩個π介子，γ衰變時產生3個，這又說明它們是不同的粒子。換一種方式來說就是對稱性反映了不同物質形態在運動中的共性，而對稱性的破壞才使它們顯示出各自的特性。

如同圖案一樣，只有對稱沒有它的破壞，看上去雖然很規則，但同時又顯得單調和呆板，只有基本上對稱而又不完全對稱才構成美的建築和圖案，大自然就是這這樣的建築師，當大自然構造像DNA這樣的大分子的時候，總是遵循複製的原則，將分子按照對稱的螺旋結構聯接在一起，而構成螺旋結構的空間排列又是完全相同的，但是在複製的過程中，對精確對稱性的細微偏離就會在大分子排列次序上產生新的可能性，從而使得那些更便於複製的樣式更快地發展，形成了發育的過程。

用一個類似的例子來說明問題:假設有兩輛互為鏡像的汽車，汽車A的司機坐在左前方的位子上，油門踏板在他的右腳附近，;而汽車B的司機坐在右前方的座位上，油門踏板在其左腳位置。現在汽車A的司機順時針方向開動點火鑰匙，把汽車發動起來，並用右腳踩油門踏板使得汽車以一定的速度向前駛去;而汽車B的司機也做完全一樣的動作，只是左右交換一下，——他逆時針方向點火開動汽車，用左腳踩油門，並使踏板的傾斜程度與A保持一致。那麼現在汽車B會怎麼運動呢？

按照我們正常的思維，兩輛汽車應該以完全相同的速度向著相同的方向行駛，遺憾的是，這不過是我們想當然的，在粒子世界裡，這並不一定。吳健雄用實驗證實了，在粒子世界裡，兩輛汽車將以完全不同的速度行駛，方向也未必會相同。粒子世界就是這樣不可思議地展現了宇稱不守恆。

宇稱不守恆的發現不是孤立的基本粒子有三個基本的對稱方式，一個是粒子和反粒子互相對稱，即對於粒子和反粒子，定律是相同的，這被稱為電荷對稱;一個是空間反射對稱，即同一種粒子之間互為鏡像，它們的運動規律是相同的，這叫宇稱;一個是時間反演的對稱，即我們顛倒粒子的運動方向，粒子的運動是相同的，這被稱為時間對稱。

但是自從宇稱不守恆定律被李政道和楊振寧提出之後，科學家很快又發現粒子和反粒子的行為並不是完全一樣的，一些科學家進而提出，可能正是由於物理定律的輕微不對稱使粒子的

宇稱不守恆定律的影響是巨大的，許多人說，很難想象如果沒有楊和李等的工作，今天的理論物理會是什麼樣子。

鏡像宇宙

在回答題主的問題之前，先提一個問題，中國第一個獲得諾貝爾獎的是誰呢？是莫言還是屠呦呦奶奶？

如果你的答案是以上的任何一個，那麼恭喜你，你答錯了。

第一個獲得諾貝爾獎的中國人是楊振寧和李政道，他們於1957年獲得諾貝爾物理獎，而當時他們還沒有加入美國籍。

少年楊振寧

帥哥李政道

而他們獲得諾貝爾物理獎的成果就是宇稱不守恆。

說了宇稱不守恆的提出者，下面說一下宇稱不守恆的歷史。

還是先引用一段原文吧。

丁儀拿起撂在地板上的一瓶白蘭地，把兩個髒兮兮的杯子分別倒滿，遞給汪淼一杯，後者謝絕了。“應該慶祝一下，我們發現了一個偉大的定律：物理規律在時間和空間上是均勻的。人類歷史上的所有物理學理論，從阿基米德原理到弦論，以至人類迄今為止的一切科學發現和思想成果，都是這個偉大定律的副產品，與我們相比，愛因斯坦和霍金才真是搞應用的俗人。”

這是三體中丁儀的一段話，就是說最顯而易見的道理，宇宙間有統一的物理定律，其實六分儀說的就是諾特定理。

艾米.諾特

諾特定理有傳奇的女數學家諾特提出，是物理學的中心理論，關於這位女數學家的傳奇，以後會在頭條號文章中說，現在直說諾特定理。

諾特定理就是說對於每個局部作用下的可微對稱性，存在一個對應的守恆流。由此可以得出一些很基本的推論，例如動量守恆和能量守恆，說清楚一點就是物理定律不隨著時間和空間的改變而改變，其實也就是六分儀的那句話。

諾特定理是基於對稱的，想想其實也是，例如我們有左手就有右手，照照鏡子，會發現鏡子裡的人和我們本人一模一樣，只不過是對稱的。

於是物理學家們就認為世界是對稱的，這方面尤其以天才物理學家泡利最執著，關於泡利的故事可以參見我在頭條號的文章《泡利：愛因斯坦的繼承人，縱橫物理世界的上帝之鞭》，這裡就不多說了，泡利認為：上帝不是一個弱左撇子。這句話起源於他和來自中國的年輕人楊振寧和李政道的交往。

在上世紀五十年代，物理學家們發現了兩種介子，τ和θ，這兩種介子運動規律完全相同，基本就是雙胞胎，甚至物理學家們乾脆就認為他們就是一種介子，可問題就在於他們衰變以後，τ介子衰變成了三個π介子，θ介子衰變成了兩個π介子，按理說，雙胞胎生的孩子基因應該相同，那多出來的一個π介子哪裡來的，莫非是隔壁老王幫忙？這個比喻有點粗俗，咱們換個說法，就好像你照鏡子時，鏡子裡的你突然長出了第三隻手，是不是有點恐怖？

物理學家們對此百撕不得其姐，不對，是百思不得其解，要麼是眼花了，要麼是鏡子錯了，物理學家們做了很多實驗，證明眼睛好好的，沒有花，那麼鏡子錯了，不可能啊，鏡子證明會錯呢？

在物理學發展史中，經常會出現這種情況，對於普通人來說，都是盡力去修正理論，而對於天才來說，乾脆就顛覆理論。這方面最好的例子是愛因斯坦，當初由於邁克爾遜莫雷實驗出現的以太零結果，洛倫茲提出了洛倫茲變換來修正牛頓力學，可愛因斯坦乾脆就廢除了以太，於是相對論就誕生了。

這次的天才是來自中國的楊振寧和李政道，兩個年輕人認為乾脆是鏡子錯了不就完了，在弱相互作用下，粒子根本就不符合宇稱守恆，這就是劃時代的論文《宇稱在弱相互作用下守恆嗎?》.

他們把論文寄給了天才泡利，泡利號稱物理界的上帝之鞭，在物理界混，不被泡利抽兩鞭子出門都不好意思給人打招呼，泡利果然就抽了兩鞭子，“我不相信上帝是一個弱左撇子，我準備押很高的賭注，賭那些實驗將會顯示……對稱的角分佈……”，“對稱的角分佈”指的就是宇稱守恆，言下之意，泡利認為年輕人的想法根本就不值一提。

不過這次的鞭子抽在了泡利的臉上，也幸虧沒人和泡利打賭，否則泡利就傾家蕩產了，因為在泡利說這話的兩天前，被泡利稱為“無論作為實驗物理學家還是聰慧而美麗的年輕中國女士”吳健雄博士就發出了證明“宇稱不守恆”實驗的論文。

吳博士笑靨如花，泡利卻有些落寞

這個結論意義重大，在宇宙之初，會產生物質和反物質，正是因為這一點點不對稱性，會使得物質多一點點，其餘的物質和反物質湮滅了，這多出的一點點物質就產生了今天的美麗世界。

1957年，來自中國的楊振寧和李政道獲得了諾貝爾獎，遺憾的是聰慧而美麗的年輕中國女士吳健雄博士，吳博士的經歷更加傳奇，她就是《第二次握手》中丁潔瓊女士的原型。

最後再說一下楊振寧先生，最近霍金先生去世，人們紛紛冠以“當世最偉大的物理學家”的稱號，這有些過譽了，只要楊振寧先生在世，任何人不能以此代稱，楊振寧先生是和牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋並稱的偉大物理學家。

閒時亂翻書

導讀：本章摘自獨立學者靈遁者量子力學科普書籍《見微知著》。此文旨在幫助大家認識我們身處的世界。世界是確定的，但世界的確定性不是我們能把我的。楊振寧，李政道，吳健雄三個人打破人們對“宇宙守恆”固執印象！這是中國人的驕傲！

物理定律的守恆性具有極其重要的意義，有了這些守恆定律，自然界的變化就呈現出一種簡單、和諧、對稱的關係，也就變得易於理解了。所以，科學家在科學研究中，對守恆定律有一種特殊的熱情和敏感，一旦某一個守恆定律被公認以後，人們是極不情願把它推翻的。

因此，當我們明白了各種對稱性與物理量守恆定律的對應關係後，也就明白了對稱性原理的重要意義，我們無法設想：一個沒有對稱性的世界，物理定律也變動不定，那該是一個多麼混亂、令人手足無措的世界！

靈遁者物理科普書籍《見微知著》在靈遁者淘寶有。

諾特定理將物理學中“對稱”的重要性推到了前所未有的高度。不過，物理學家們似乎還不滿足，1926年，有人提出了宇稱守恆定律，把對稱和守恆定律的關係進一步推廣到微觀世界。 這就是一開始為什麼說宇稱的基礎是諾特定理！

讓我們先來了解一下“宇稱守恆”的含義。“宇稱”，就是指一個基本粒子與它的“鏡像”粒子完全對稱。人在照鏡子時，鏡中的影像和真實的自己總是具有完全相同的性質——包括容貌、裝扮、表情和動作。同樣，一個基本粒子與它的“鏡像”粒子的所有性質也完全相同，它們的運動規律也完全一致，這就是“宇稱守恆”。

假如一個粒子順時針旋轉，它的鏡像粒子從鏡中看起來就是逆時針旋轉，但是這個旋轉的所有定律都是相同的，因此，鏡內境外的粒子是宇稱守恆的。按照諾特定理，與空間反射不變性（所謂空間反射，一般指的是鏡像）對應的就是宇稱守恆。

在某種意義上，我們可以把同一種粒子下的個體粒子理解成彼此互為鏡像的，例如，假設一個電子順時針方向自旋，另一個電子逆時針方向自旋，一個電子就可以把另一個電子當成鏡像中的自己，就像人通過鏡子看自己一樣。由此推斷，根據宇稱守恆理論，所有電子自身環境和鏡像環境中都應該遵循同樣的物理定律，其他粒子的情況也是如此。

聽起來，所謂的“宇稱守恆”似乎並沒有什麼特別之處，至少在1926年之前，早已有人提出了牛頓定律具有鏡像對稱性。不過，以前科學家們提出的那些具有鏡像對稱的物理定律大多是宏觀的，而宇稱守恆則是針對組成宇宙間所有物質的最基本的粒子。如果這種物質最基本層面的對稱能夠成立，那麼對稱就成為宇宙物質的根本屬性。

事實上，宇稱守恆理論的確在幾乎所有的領域都得到了驗證——只除了弱力。我們知道，現代物理將物質間的相互作用力分為四種：引力、電磁力、強力和弱力。在強力、電磁力和引力作用的環境中，宇稱守恆理論都得到了很好的驗證：正如我們通常認為的那樣，粒子在這三種環境下表現出了絕對的、無條件的對稱。

在普通人眼中，對稱是完美世界的保證；在物理學家眼中，宇稱守恆如此合乎科學理想。於是，弱力環境中的宇稱守恆雖然未經驗證，也理所當然地被認為遵循宇稱守恆規律。

然而在1956年，兩位美籍華裔物理學家——李政道和楊振寧——大膽地對“完美的對稱世界”提出了挑戰，矛頭直指宇稱守恆定律，這成為上世紀物理學界最震撼的事件之一。引發這次震撼事件的最直接原因，是已讓學者們困惑良久的“θ-τ之謎”，它是宇稱守恆定律繞不過去的坎。

20世紀50年代初，科學家們從宇宙射線裡觀察到兩種新的介子（即質量介於質子和電子之間的粒子）：θ和τ。這兩種介子的自旋、質量、壽命電荷等完全相同，很多人都認為它們是同一種粒子。但是，它們卻具有不同的衰變模式，θ衰變時會產生兩個π介子，τ則衰變成三個π介子，這說明它們遵循著不同的運動規律。

假使τ和θ是不同的粒子，它們怎麼會具有一模一樣的質量和壽命呢？而如果承認它們是同一種粒子，二者又怎麼會具有完全不一樣的運動規律呢？

為了解決這一問題，物理學界曾提出過各種不同的想法，但都沒有成功。物理學家們都小心翼翼地繞開了“宇稱不守恆”這個可能。你能想像，一個電子和另一個電子的運動規律不一樣嗎？或者一個介子和另一個介子的運動規律不一樣嗎？當時的物理學家們可沒這膽量。

1956年，李政道和楊振寧在深入細緻地研究了各種因素之後，大膽地斷言：τ和θ是完全相同的同一種粒子（後來被稱為K介子），但在弱相互作用的環境中，它們的運動規律卻不一定完全相同，通俗地說，這兩個相同的粒子如果互相照鏡子的話，它們的衰變方式在鏡子裡和鏡子外居然不一樣！用科學語言來說，“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇稱不守恆的。

李政道和楊振寧的觀點震動了當時的物理學界，他們在完美的物理學對稱世界撕出了一個缺口！

在最初，“θ-τ”粒子只是被作為一個特殊例外，人們還是不願意放棄整體微觀粒子世界的宇稱守恆。此後不久，同為華裔的實驗物理學家吳健雄用一個巧妙的實驗驗證了“宇稱不守恆”，從此，“宇稱不守恆”才真正被承認為一條具有普遍意義的基礎科學原理。

吳健雄用兩套實驗裝置觀測鈷60的衰變，她在極低溫（0.01K）下用強磁場把一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉向左旋，把另一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉向右旋，這兩套裝置中的鈷60互為鏡像。實驗結果表明，這兩套裝置中的鈷60放射出來的電子數有很大差異，而且電子放射的方向也不能互相對稱。實驗結果證實了弱相互作用中的宇稱不守恆。

我們可以用一個類似的例子來說明問題。假設有兩輛互為鏡像的汽車，汽車A的司機坐在左前方座位上，油門踏板在他的右腳附近；而汽車B的司機則坐在右前方座位上，油門踏板在他的左腳附近。

現在，汽車A的司機順時針方向開動點火鑰匙，把汽車發動起來，並用右腳踩油門踏板，使得汽車以一定的速度向前駛去；汽車B的司機也做完全一樣的動作，只是左右交換一下——他反時針方向開動點火鑰匙，用左腳踩油門踏板，並且使踏板的傾斜程度與A保持一致。現在，汽車B將會如何運動呢？

也許大多數人會認為，兩輛汽車應該以完全一樣的速度向前行駛。遺憾的是，他們犯了想當然的毛病。吳健雄的實驗證明了，在粒子世界裡，汽車B將以完全不同的速度行駛，方向也未必一致！——粒子世界就是這樣不可思議地展現了宇稱不守恆。

三位華裔物理學家用他們的智慧贏得了巨大的聲譽，1957年，李政道和楊振寧獲得諾貝爾物理學獎，一項科學理論，在發表的第二年就獲得諾貝爾獎是史無前例的。很遺憾的是，用精妙絕倫的實驗證實了宇稱不守恆的吳健雄一直沒能獲獎。

不過，究竟為什麼粒子在弱相互作用下會出現宇稱不守恆呢？根本原因至今仍然是個謎。

宇稱不守恆的發現並不是孤立的。在微觀世界裡，基本粒子有三個基本的對稱方式：

1、一個是粒子和反粒子互相對稱，即對於粒子和反粒子，定律是相同的，這被稱為電荷（C）對稱。

2、一個是空間反射對稱，即同一種粒子之間互為鏡像，它們的運動規律是相同的，這叫宇稱（P）。

3、一個是時間反演對稱，即如果我們顛倒粒子的運動方向，粒子的運動是相同的，這被稱為時間（T）對稱。

這就是說，如果用反粒子代替粒子、把左換成右，以及顛倒時間的流向，那麼變換後的物理過程仍遵循同樣的物理定律。

但是，自從宇稱守恆定律被李政道和楊振寧打破後，科學家很快又發現，粒子和反粒子的行為並不是完全一樣的！一些科學家進而提出，可能正是由於物理定律存在輕微的不對稱，使粒子的電荷（C）不對稱，導致宇宙大爆炸之初生成的物質比反物質略多了一點點，大部分物質與反物質湮滅了，剩餘的物質才形成了我們今天所認識的世界。

如果物理定律嚴格對稱，宇宙連同我們自身就都不會存在了——宇宙大爆炸之後應當誕生了數量相同的物質和反物質，但正反物質相遇後就會立即湮滅，那麼，星系、地球乃至人類就都沒有機會形成了。

接下來，科學家發現連時間本身也不再具有對稱性了！

可能大多數人原本就認為時光是不可倒流的。日常生活中，時間之箭永遠只有一個朝向，“逝者如斯”，老人不能變年輕，打碎的花瓶無法復原，過去與未來的界限涇渭分明。不過，在物理學家眼中，時間卻一直被視為是可逆轉的。比如說一對光子碰撞產生一個電子和一個正電子，而正負電子相遇則同樣產生一對光子，這兩個過程都符合基本物理學定律，在時間上是對稱的。如果用攝像機拍下其中一個過程然後播放，觀看者將不能判斷錄像帶是在正向還是逆向播放——從這個意義上說，時間沒有了方向。

關於時間沒有方向性的論述，我在《變化》中有過論述。大家可以去看看。

然而，1998年年末，物理學家們卻首次在微觀世界中發現了違背時間對稱性的事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發現，正負K介子在轉換過程中存在時間上的不對稱性：反K介子轉換為K介子的速率要比其逆轉過程——即K介子轉變為反K介子來得要快。

至此，粒子世界的物理規律的對稱性全部破碎了，世界從本質上被證明了是不完美的、有缺陷的。

當“宇稱不守恆”在上世紀50年代被提出時，大多數人對“完美和諧”的宇稱守恆定律受到挑戰不以為然。在吳健雄實驗之前，當時著名的理論物理學權威泡利教授甚至說：“我不相信上帝是一個軟弱的左撇子，我已經準備好一筆大賭注，我敢打賭實驗將獲得對稱的結論。”然而，嚴謹的實驗證明，泡利教授的這一次賭打輸了。

近代微生物學之父巴斯德曾經說過：“生命向我們顯示的乃是宇宙不對稱的功能。宇宙是不對稱的，生命受不對稱作用支配。”自然界或許真的不是那麼對稱和完美，大自然除了偏愛物質、嫌棄反物質之外，它對左右也有偏好。

自然界的20種氨基酸中，有19種都存在兩種構型，即左旋型和右旋型。在非生物反應產生氨基酸的實驗中，左旋和右旋兩種類型出現的幾率是均等的，但在生命體中，19種氨基酸驚人一致地全部呈現左旋型——除了極少數低級病毒含有右旋型氨基酸。無疑，生命對左旋型有著強烈的偏愛。

也有人提出，生命起源時，氨基酸呈左旋型其實是隨機的，它不過是順應了地球圍繞太陽轉的磁場方向。但大多數科學家卻認為，左旋型和右旋型的不對稱意味著這兩種能量存在著高低。通常認為，左旋型能量較低，也較穩定，穩定則容易形成生命。

更令人費解的是，雖然構成生命體的蛋白質氨基酸分子都是左旋型的，但組成核酸的核糖和脫氧核糖分子卻都是右旋型的——儘管天然的糖中左旋和右旋的幾率幾乎相同。

看來，上帝對左右真的是有所偏愛，如果事事處處都要達到絕對的平衡對稱，“萬物之靈”的生命就不會產生了。

不管是故意也好，疏忽也罷，上帝或許真的並不是一個絕對對稱的完美主義者。從某種意義上來說，正是不對稱創造了世界。

道理其實很簡單。雖然對稱性反映了不同物質形態在運動中的共性，但是，只有對稱性被破壞才能使它們顯示出各自的特性。這正如建築一樣，只有對稱而沒有對稱的破壞，建築物看上去雖然很規則，但同時卻一定會顯得非常單調和呆板。只有基本上對稱但又不完全對稱才能構成美的建築。

大自然正是這樣的建築師。當大自然構造像DNA這樣的大分子時，總是遵循複製的原則，將分子按照對稱的螺旋結構聯接在一起，構成螺旋形結構的空間排列也是基本相同的。但是在複製過程中，對精確對稱性的細微的偏離就會在大分子單位的排列次序上產生新的可能性。因此，對稱性被破壞是事物不斷髮展進化、變得豐富多彩的原因。

正如著名的德國哲學家萊布尼茨所說，世界上沒有兩片完全相同的樹葉。仔細觀察樹葉中脈（即樹葉中間的主脈）的細微結構，你會發現就連同一片葉子兩邊葉脈的數量和分佈、葉緣缺刻或鋸齒的數目和分佈也都是不同的。

絕大多數人的面部發育都不對稱，66%的人左耳稍大於右耳，56%的人左眼略大，59%的人右半側臉較大；人的軀幹、四肢也不完全對稱，左肩往往較高，75%的人右側上肢較左側長。

可以說，生物界裡的不對稱是絕對的，而對稱只是相對的。實驗研究證明，這是由於細胞內原生質的不對稱性所引起的。從生物體內蛋白質等物質分子結構可以清楚地看到，它們一般呈不對稱的結構形式。科學研究還發現，不對稱原生質的新陳代謝活動能力，比起左右對稱的化學物至少要快三倍。由此可見，不對稱性對生命的進化有著重要的意義。自然界的發展，正是一個對稱性不斷減少的過程。

其實，不僅在自然界，即使在崇尚完美的人類文明中，絕對的對稱也並不討好。一幅看來近似左右對稱的山水畫，能給人以美的享受。但是如果一幅完全左右對稱的山水畫，呆板而缺少生氣，與充滿活力的自然景觀毫無共同之處，根本無美可言。

有時，對對稱性或者平衡性的某種破壞，哪怕是微小破壞，也會帶來不可思議的美妙結果。從這種意義上來說，或許完美並不意味著絕對的對稱，恰恰是對稱的打破帶來了完美。

“宇稱不守恆原理”的影響是深遠的。許多人說：“很難想象，假若沒有楊和李等的工作，今天的理論物理會是什麼樣子？！”1998年年末，物理學家發現首例違背時間對稱性事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發現，正負K介子在轉換過程中存在時間上的不對稱性。這一發現雖然有助於完善宇宙大爆炸理論，但卻動搖了“基本物理定律應在時間上對稱”的觀點。

物理學上這種不辨過去與未來的特性被稱為時間對稱性。經典物理學定律都假定時間無方向，而且也確實在宏觀世界中通過了檢驗。但近幾十年來，物理學家一直在研究時間對稱性在微觀世界中是否同樣適用。歐洲原子能研究中心的一個小組經過長達三年的研究最近終於獲得了突破。他們的實驗觀測首次證明，至少在中性K介子衰變過程中，時間違背了對稱性。

由來自九個國家近百名研究人員組成的這一小組在實驗中研究了K介子反K介子相互轉換的過程。介子是一種質量比電子大，但比質子與中子小，自旋為整數，參與強相互作用的粒子，按內部量子數可分為π介子、ρ介子和K介子等。研究人員在實驗中發現，反K介子轉換為K介子的速率要比其時間逆轉過程、即K介子轉變為反K介子來得要快。這是物理學史上首次直接觀測到時間不對稱現象。

現代宇宙理論曾認為，宇宙大爆炸之初應該產生等量物質和反物質，但當今的宇宙卻主要為物質世界所主宰，這一現象一直讓人困惑。歐洲核子中心新實驗證明，反物質轉化為物質的速度要快於其相反過程，因此它為宇宙中物質量為何遠遠超過反物質量提供了部分答案。

另外，新成果對物理學基本對稱定律研究也有重要意義。物理學家們一直認為，除了基本物理定律不受時間方向性影響外，物體在空間物理反射的過程以及粒子與反粒子的變換過程也應遵循對稱性。時間、宇稱和電荷守恆定律被認為是支撐現代物理學的基礎之一。

本世紀50年代來，物理學家先後發現一些守恆定律有時並不完全滿足對稱性。美籍華人物理學家楊振寧和李政道曾提出弱相互作用中宇稱不守恆理論並經實驗證實，之後美國人詹姆斯·克羅寧和瓦爾·菲奇又發現K介子衰變過程違背宇稱和電荷聯合對稱法則，他們都因此而獲諾貝爾物理學獎。由於時間、宇稱和電荷作為一個整體被認為應該守恆，物理學家們曾猜想說，時間在特定情況下會違背對稱性。歐洲核子中心的成果首次證實了這一猜想。

1999年3月，科學家稱直接觀測證明電荷宇稱定律有誤。美國費米實驗室宣佈說，該實驗室以前所未有的精度，基本“確切無疑”地證明中性K介子在衰變過程中直接違背了電荷宇稱聯合對稱法則。這一結果被認為是物質和反物質研究領域的一項重要進展。

目前普遍接受的物理學理論認為，每一種基本粒子都有其對應的反粒子。譬如說與帶負電的電子相對應，就存在質量相同、攜帶電荷正好相反的正電子。在反物質理論提出後，科學家們一直認為，粒子和反粒子之間在特性上存在對稱，就象人們通過鏡子看自己一樣。這些對稱特性主要包括基本物理定律不受時間方向性影響，以及空間反射下的物理過程以及粒子與反粒子的變換過程遵循對稱，它們分別被稱為時間、宇稱和電荷守恆定律。

1964年，美國物理學家克洛寧和菲奇發現，K介子與其反物質反K介子之間違背宇稱和電荷聯合守恆定律。但兩位物理學家主要通過K介子與反K介子的量子力學波動效應而觀測到其違背電荷宇稱守恆現象，因此被認為是一種間接觀測。自60年代以來，世界各國物理學家也先後得出一些類似結果，但基本也都屬於間接觀測範疇。而要想直接證明K介子違背宇稱和電荷聯合守恆定律，其主要途徑是研究K介子衰變為其它粒子的過程。K介子可衰變為兩個介子。物理學家們曾從理論上指出，通過實驗測量出一定數量K介子中有多少衰變為介子，這一比值如果不接近零，那麼即可被視為直接證明了宇稱和電荷聯合定律不守恆。

據報道，各國科學家們近年來一直在從事K介子衰變為介子比值的測算，但所獲得結果都無法被認為是確切的證明。而費米實驗室所獲得的最新數值結果（0.00280誤差0.00041），由於其精確度比此前實驗都有所提高，從而直接證明了宇稱和電荷守恆定律確實有侷限性。

宇稱和電荷聯合定律不守恆最早發現者之一、曾獲1980年諾貝爾物理獎的克洛寧教授在評價費米實驗室新成果時稱，這是自發現違背宇稱和電荷守恆定律的現象35年來，人們首次獲得的有關該問題真正新的認識。普林斯頓大學教授瓦爾·菲奇說：“這個結果讓人極其詫異，這是完全沒有預料到的，它非常、非常有意思。”

科學家計劃繼續在費米實驗室進行實驗和計算，以驗證這些最新觀察結果是否確實。與此同時，如果你想知道世界為什麼會是現在這個樣子，答案完全就在於左右之間的差異——你只要看看鏡子就行了。

在結尾我們還要介紹兩個人，同樣也是華裔物理學家。一個叫吳健雄女士。一個女士，取了一個男人的名字。但她其實是美女。

就是她用實驗證實了楊振寧和李政道提出的宇稱不守恆理論的。從而使得楊李二人在提出理論的第二年就獲得諾貝爾獎。但吳健雄女士本人卻沒有獲獎。

下面是關於她的簡介：吳健雄（1912.5.31-1997.2.16），生於江蘇省蘇州太倉瀏河鎮，美籍華人，著名核物理學家、被譽為“東方居里夫人”，世界物理女王、原子彈之母、原子核物理的女王、最偉大的實驗物理學家，在β衰變研究領域具有世界性的貢獻。

中華民國二十三年（1934年）畢業於國立中央大學物理系獲學士學位，1940年畢業於加州大學伯克利分校（UC Berkeley）獲物理學博士學位，1952年任哥倫比亞大學副教授，1958年升為教授，1958當選為美國科學院院士，1975年獲美國最高科學榮譽—國家科學勳章， 1990年，中國科學院紫金山天文臺將國際編號為2752號的小行星命名為“吳健雄星”，1994年當選為中國科學院首批外籍院士。

吳健雄主要學術工作是用β衰變實驗證明了在弱相互作用中的宇稱不守恆，用實驗證明了核β衰變在矢量流守恆定律，μ子、介子和反質子物理方面的實驗研究，驗證“弱相互作用下的宇稱不守恆”，奠定了吳健雄作為世界一流實驗物理學家的地位，許多著名科學家都為她沒有因該項成就同楊振寧與李政道同獲諾貝爾物理獎而疑惑不平，但已被公認為世界最傑出的物理學家之一。

李政道：李政道，1926年11月25日生於上海，江蘇蘇州人，哥倫比亞大學全校級教授，美籍華裔物理學家，諾貝爾物理學獎獲得者，因在宇稱不守恆、李模型、相對論性重離子碰撞（RHIC）物理、和非拓撲孤立子場論等領域的貢獻聞名。

1957年，與楊振寧一起，因發現弱作用中宇稱不守恆而獲得諾貝爾物理學獎。1979年到1989年的十年內，共派出了915位研究生，並得到美方資助。1985年，他又倡導成立了中國博士後流動站和中國博士後科學基金會，並擔任全國博士後管理委員會顧問和中國博士後科學基金會名譽理事長。1986年，他爭取到意大利的經費，在中國科學院的支持下，創立了中國高等科學技術中心（CCAST）並擔任主任。其後，成立了在浙江大學的浙江近代物理中心和在復旦大學的李政道實驗物理中心。

2004年任RIKEN-BNL研究中心名譽主任。2006年至今任北京大學高能物理研究中心主任。2016年獲得“2015中華文化人物”榮譽。

雖然楊振寧，李政道，吳健雄都是華裔物理學家，但終究是從中國走出去的科學家。就說明了，中國人是聰明的，中國人搞科研是很有魄力的。中國的飛速發展，也印證了這一點。

從諾特定理到宇稱守恆是進步，從宇稱守恆到宇稱不守恆，更是突破。未來我們一定會弄明白，宇稱不守恆的根本原因。

因為我們人類時時刻刻都在準備突破。但你要突破，首先要學習很多很多的知識，高等物理，高等數學，還有對物理，對哲學的感悟。我希望你成為科學家，然後我會在這本書中，很榮幸的也介紹你，讓更多人的看到你的研究成果。

摘自獨立學者靈遁者量子力學書籍《見微知著》

靈遁者國學智慧

答：宇稱，簡單地說就是鏡像互換不變性，或者左右互換不變性，專業解釋為空間反射不變性；宇稱不守恆說的是不變性被破壞，在弱相互作用宇稱是不守恆的；在強相互作用、電磁相互作用和萬有引力中宇稱是守恆的。

要深刻理解宇稱不守恆，我們先來熟悉我們已知的物理定律，比如牛頓力學就具有空間平移對稱性和時間平移的對稱性。

也就是說，一個物體平移一段距離後，所遵循的力學定律是不變的；同樣隨著時間的流逝，力學定律也是不變的。

在物理學中，有個中心定律叫做“諾特定理”，諾特定理深刻揭示了其中的本質。

基於這種對稱性，物理學中引出一個重要概念——宇稱，就是我開頭說的那個。

宇稱守恆描述：一個系統無論如何變化，不管是分裂出新粒子，還是結合成新粒子，系統變化前後的總宇稱保持不變。

該守恆的物理圖像，就是物理定律在鏡像中保持不變。

比如一個物體，它在鏡子中的圖像雖然左右互換了，但是鏡子中的物體，所遵循的物理學規律和鏡子外是一樣的。

宇稱守恆一直被物理學家認為是宇宙的基本規律，上帝不可能偏愛"左"或者"右"，在電磁力和強相互作用力中都是守恆的。

直到1954年，實驗物理學家發現一個奇怪現象，被稱作""τ-θ之謎"。

原因是K介子（電子質量的1000倍，壽命約一億分之一秒），存在六種不同的分裂方式，讓科學家感到驚訝的是，分裂後的總宇稱不守恆，一種衰變成奇宇稱態，一種衰變成偶宇稱態。

1956年，李政道和楊振寧合作，闡述了弱相互作用中，宇稱不守恆的機制，並設計了幾種驗證方案。

當年，另外一位美籍華裔女物理學家吳健雄，就以漂亮且嚴謹的實驗，證實了楊-李的理論。

宇稱不守恆的發現意義非常重大，在物理學中，時間T、宇稱P和電荷C，被認為是現代物理學的基礎，三者的守恆一直是物理學關注的對象，宇稱不守恆讓物理學家開始思考，我們理解世界的方式或許出了問題。

在20世紀末，物理學家詹姆斯·克羅寧和瓦爾·菲奇，再次發現宇稱和電荷的聯合對稱不守恆（CP破壞），獲得1980年的物理學諾貝爾獎。

後來人們還發現，電荷對稱性（C）和時間反演對稱性（T）也非嚴格守恆，可是三者的結合CPT，卻是嚴格守恆的，這在大型強子對撞機中已經得到了證實。

好啦！我的答案就到這裡，本答案的部分內容，取自我自己在2018年2月23日發佈的原創文章《上帝是個左撇子，楊振寧和李政道發現的宇稱不守恆，到底是何物？》，喜歡我們答案的讀者朋友，記得點擊關注我們——艾伯史密斯！

艾伯史密斯

題主你好，宇稱也叫空間反射。這是幾何學裡面的一個很重要的參數。它並不是物理量，也不是物理學獨有的東西。在數學裡，宇稱是很常見的。初中我們就學過作一個圖形關於某一條直線對稱的像，這就是空間反射。

所謂宇稱守恆，其實是一個不太嚴謹的說法，應該叫空間反射不變性。在這裡，我先介紹一條重要的數學-物理定理：諾特定理。該定理說，具有

現在的問題是，什麼樣的體系具有空間反射不變性？引力是物理學家最早發現的相互作用，它是具有空間反射不變性的。原因很簡單，寫出牛頓引力場的基本公式，將其做空間反射，會發現該方程所描述的引力場沒有改變！其次是電磁場，考察麥克斯韋方程即可發現，在空間反射下，梯度算符出一個負號，電場強度矢量出一個負號，磁感應強度矢量不變，電流密度矢量出一個負號，電位移矢量出一個負號，磁場強度矢量不變，所以麥克斯韋方程是空間反射不變的。

彷彿我們可以歸納一條定律：對於所有相互作用，空間反射不變性都是嚴格成立的，也就是宇稱守恆定律。但是這條定律在弱相互作用上卻被嚴格否定了！！所謂弱相互作用不滿足空間反射不變性，最簡單的例子就是吳健雄等當年提出的實驗，對稱而放的兩臺性能完全一致的β粒子衰變儀器，發射的β粒子的自旋卻並不是左右對稱的。這就說明弱相互作用不是空間反射不變性，而是空間反射改變的。這就是弱相互作用的宇稱不守恆。

弱相互作用的宇稱不守恆說明，不存在空間反射的普遍守恆律！我們必須要從更加本質的物理學理論出發去研究相互作用，而不是唯象地尋找幾個守恆律就可以理解相互作用的。

科學聯盟

宇稱不守恆是近代物理裡一個重要的發現，這個發現直接導致了諾貝爾獎。

左右同時存在的世界

通常情況下我們的世界，左右是同時存在的，比如人有兩隻手，洋流在北半球和南半球分別沿順時針逆時針環流，數學裡的三維座標系可以是左手系，也可以是右手系。

數學裡的左手系（左）和右手系（右）

我們可以定義什麼叫左，什麼叫右。一個球既可以沿著順時針旋轉也可以沿著逆時針旋轉。這是完全可以做到的。

中微子只能是左旋的

如果有一天，有人告訴你：不，有一種球，只能沿著逆時針轉。

然而，楊振寧和李政道通過查閱大量現象發現，中微子只能沿著某個方向旋轉，並首先提出弱相互作用中宇稱不守恆。該論點由吳健雄於1957年通過實驗證明，弱相互作用中宇稱不守恆，也就是，中微子只能是左旋的。你可以給左旋改個名字叫右旋，但是這不影響一個事實，就是中微子只能沿一個方向轉，而不能沿另一個方向轉。

鈷60實驗

為了更好的理解這一實驗現象，我們以吳健雄當年做的實驗為例來看看實驗室如何說明中微子（實際上應該叫反中微子，不過這只是名字的區別）只能沿一個方向旋轉。

鈷60的天然放射

鈷60是天然放射性元素，會衰變為鎳60，一個電子和一個反中微子。

鈷60在弱磁場下的情況

實驗上已經知道鈷60的自旋為5，鎳的自旋為4，這相當於我們把一個靜止的鈷60放在微弱的磁場裡面，鈷60以磁場為軸，旋轉的角動量沿磁場方向有時候為5，有時候為4，...，有時候為-4，有時候為-5。而鎳60類似。

鈷60在強磁場下的情況

如果磁場很強，由於鈷60擁有核磁矩，大多數的鈷60便會在磁場的影響下偏向磁場，此時鈷60以磁場為軸，旋轉的角動量沿磁場方向大多數時候為5，稍微多的時候為4，...，少部分時候有時候為-4，很少的時候為-5，平均來看是向上的，正的，沿著磁場方向的，右手旋轉的。吳健雄將鈷60放進磁場，在磁場的作用下，靜止的鈷便像上圖一樣在旋轉，衰變以後剩下的鎳也如上圖。

為了維持角動量守恆，發射的中微子和電子的自旋合起來，必須為1，才能滿足5=4+1。

由於大多數的鈷60都沿右手旋轉，那麼電子和中微子也應該大多數是沿著右手方向旋轉。

左手右手中微子的定義

到目前為止，我們清楚了實驗的基本情況，現在引入右手旋轉中微子，與左手旋轉中微子的定義。

如果中微子沒有質量，其運動方向與自旋方向相同，就是右手中微子，如果自旋方向與運動方向相反就是左手中微子。

吳健雄的實驗

現在我們可以瞭解吳健雄當年的實驗。如果認為兩種中微子同時並且等量的存在。根據之前的分析，受到磁場的影響，大量的中微子應該擁有沿著磁場向上的自旋，可是自旋的方向不是粒子運動的方向，如果兩種中微子都存在，我們應該在沿著磁場和逆著磁場方向觀察到差不多數目的中微子（為了維持動量守恆，電子也應該如此），所以我們應該觀察到差不多數目的電子。

這個實驗在一定的精度上說明了宇稱不守恆。

在科學的道路上求索

看了些回答，說兩句，本人也是外行，不守恆，不對稱是粒子，原子，分子之內在本質，揚老理論認為兩種相同粒子衰變後分別為二種和三種次粒子，稱不對稱，不守恆，

正因為粒子之間的差別才有正負粒子，正負原子，正負分子，如一個氧分子含兩個氧原子，同樣兩個原子必然電性有差別，一個偏正，一個偏負才能構成穩定的氧分子。宇宙中沒有絕對相同的粒子，世界除雙胞胎以外沒有完全相同的兩個人。還有不規律的行星和太陽形成規律的太陽系也是一個證明。

不對稱，不守恆就是不規律，不規律的本質成就了規律的宇宙萬物，

不守恆與大爆炸論無關，正反物質無關，以上個人認識，原創理論，引用聲明，歡迎評論，謝謝閱讀，希望頭條和網友多多支持和轉發。

原黃烈平

施鬱

（復旦大學物理學系教授）

在物理學中，有一個守恆的量，就代表有一個相應的對稱性。 這叫做諾特定理。比如，如果一個系統的能量守恆，就代表它具有時間平移對稱性。就是說，時間改變任意長的間隔，能量函數（專業術語叫哈密頓量）保持不變。如果一個系統的動量守恆，就代表它具有空間平移對稱性，就是說，將每個空間位置移動任意長的距離，哈密頓量保持不變。如果一個系統的角動量守恆，就代表它具有空間旋轉對稱性，就是說，將系統旋轉任意角度，哈密頓量保持不變。

宇稱守恆就代表系統具有空間反演不變性，就是說將每個位置改為相對某個原點距離相等，方向相反的位置，系統的哈密頓量保持不變。

現在我們來看看基本相互作用的對稱性。世界上的基本相互作用有引力、電磁、弱相互作用和強相互作用。 除了弱相互作用，其他相互作用都是宇稱守恆的，也就是空間反演不變的。

1956年的時候，物理學家對於弱相互作用主宰的某種過程感到困惑。有兩種粒子，除了宇稱，各種性質完全一樣。 為什麼宇稱不一樣呢，因為一種粒子在弱相互作用下，衰變為3個派介子；而另一個在弱相互作用下，衰變為3個派介子。每個派介子的宇稱為-1，所以原來的這兩種粒子的宇稱相反。

李政道和楊振寧發現，根本沒有理由說弱相互作用下，宇稱是守恆的。他們建議了一些實驗，直接驗證弱相互作用下，宇稱否是守恆的。吳健雄等人的實驗表明，弱相互作用下，宇稱不守恆。

物理文化與施鬱世界線

宇稱守恆與宇稱不守恆是一對互補表達對稱與對稱破裂的宇宙現象，大唐楊公在天玉經描述現象的宏觀層次並用玄空飛星來系統展示二十四山陰陽與建築座山與朝向在時空框架上的關係。六十多年前楊振寧萊在微觀粒子領域的宇稱守恆與不守恆的條件用強弱互作(實為陰陽之別名〉表敘。道人將這二個事巧軍千多年的為世人不理解的智慧奇芭，用其內在聯繫在一起放在本欄目，實乃宏揚國粹，以免丟失，因二者跨界實太大，理論物理與玄學，只有易經分形邏輯可將其粘合，楊振寧本人不一定懂得，但他可以從拙文中所用的一點一滴邏輯關係都緣於他六十一年前他的諾貝爾獎講座。

楊振寧心法將對稱幾何引入理論物理，用茼單幾何推證微觀粒子複雜結構是一創舉，遺憾的是他的創意方法論並末帶動國內同業的騰飛，本道人計劃八論系統探索楊振寧方法論

楊振寧獲宇稱守恆諾貝爾獎的方法論探索

這個問題糾結貧道有些時間了，聯繫幾個相關問題，1，當年那麼多理論揚理學家研究對稱現象只有'楊李奪冠？2，課題設計如此天衣無縫他是如何做到的？且，3，他的設計構思並不是走標準的Fisher統計設計套路而是帶有東方思維方式的頂層設計和全局整體特色。4，清華不缺精英為什麼楊向來十四年沒有一帶出一個諾貝爾獎？然楊振寧接弱相互作從立題到拿獎只有五年不到2年，楊振寧的絕招是他沒有拿出來或是太難了以至於難於學到手？權且以楊振寧心法為題以啟動年輕學子效法其四海皆准的方法，而不是課題本身。

量子力學問世後，對稱問題升級為一種微妙的觀念，量子的瞬間變化在空間完成，二十多年學界一直認為是對稱守恆的，直到B塔衰敗才發現有不守恆，這就是楊振寧要用中國人的智慧挑戰理論物理尖端經典課題。著他們如何下手

楊沒有按照統計設計套路設計課題，而是類同於東方傳統的頂層設計，擺正思路和正本清源

在提出假設前用他的觀念清理設計思想，在57年的諾貝爾獎講座中他首先交待他的心法。為此他疏理了數學，邏輯和理論三者關係，他說數學只是建立邏輯支柱，有了好的數學邏輯並不等於一定能出好理論，關健是有一個好的假設和正確的結論。

然後他正本清源，把四種力歸於強相互作如使彎曲的互作，和弱相互作如B衰敗和引力作用。把二十多年的關於宇稱守恆的結論及其證據逐一清理，問題出來了，楊振寧歸納為二個，即

1，所有前面的試驗無一涉及弱相力，2，強相作用的宇稱守恆掩蓋了弱相不守恆，這正是其他課題研究沒有注意到…

實驗設計:

他們(是否吳健雄參加？？)設計左右二列`表讀記錄器記錄了數據，這樣的設計如醫學研究的配對試驗。即在其他條件完全等同的安排下，只觀察聚焦於不同輸出端的粒子數，吳健雄的結果出來了，各名大學重複驗證，弱相作用下宇稱不守恆。我都有點為吳女士設有分一份諾貝爾獎而不平，你呢？

一個讓我驚訝的事是用楊振寧論述從左右對稱到奇偶宇稱的過程追敘到1924年 Laporte 的發現光子的噴射與否是依次替換以，他將這種理交替類同對稱定義為+1和一1，聯繫著一種宇稱守恆。這是苐一次左右對稱現象升級為物理學宇稱守恆定律。並有定義說，宇稱的初始數和終極狀態數(？必須)相等。1953年 Dalitz在3*3方上提出智力遊戲而成拉斯維斯賭城大亨。

一個極其類似的玄空飛星遊戲理論(見本道士在本欄目相關文章)絕對不會低於西方的此類遊戲，二十年前發表的這個框架如今發展成西方風水的領航者，圖片示一到九坐子向午樓盤的玄空宇稱圖
此模型如建築設計師要用於樓盤參考請逐一審核其正確性，因這作者是年青人，輩分該是學生的學生新一代

國學解量子古今發先聲

這個問題如果用專業概念說太抽象。那就形象的比喻一下吧。宇稱是說宇宙裡的物理維度對稱性的稱呼。就像人類社會對人的分類的稱呼一樣。比如有男人，女人的關係。守恆就是兩個物質形成的新的維度是對稱的。就好像兩個男人組成一個組，無論其中那個人都能代表這個組的性質。不守恆就是兩個物質之間的維度不對稱，就好像一個男人和一個女人組成一個組，無論那個人都不能代表這個組的全部性質。

所以宇稱不守恆，就是物質之間的兩個維度（性質）相互之間的不對稱性。

至於為什麼會有不對稱原因和前面的比喻也差不多，就是兩個維度的性質是同一類維度的不同層面。基本上就是同一類維度的“男女”關係。

量子力學的測度和相對論的度規都是物質之間相互陰陽關係的具體性質。其根本原因就是能量和時間守恆定律的不同表現形式。
所以宇稱不守恆關係是萬物形成的根本原因。

關鍵字: 科普 吳健雄 宇稱