李政道、楊振寧提出宇稱不守恆定律

1956年2月22日， 美籍華人物理學家學家楊振寧和李政道共同發表了一篇文章， 推翻了物理學中的宇稱守恆， 提出宇稱不守恆定律。

宇稱守恆是指在任何情況下， 任何粒子的鏡象與該粒子除自旋方向外， 具有完全相同的性質。 該定律於1926年提出， 在強力、電磁力和萬有引力中相繼得到證明， 但在1956年， 被楊振寧和李政道證實在弱相互作用中不成立。 宇稱不守恆定律是指在弱相互作用中， 互為鏡像的物質的運動不對稱。 對稱性反映不同物質形態在運動中的共性， 而對稱性的破壞才使得它們顯示出各自的特性。

談到楊振寧、李政道和宇稱不守恆時， 有一位傑出的中國女性是絕對不能忘記的， 她就是吳健雄。 兩位科學家為了證明他們預言的正確性， 找到了吳健雄博士。 吳健雄在極低溫度的磁場中， 觀測鈷60衰變為鎳60， 及電子和反微子的弱交換作用， 果然發現了電子及反微子均不遵守宇稱守恆原理。 實驗成功了， 吳博士證明了楊振寧和李政道的理論， 推翻了物理學上屹立三十年之久的宇稱守恆定律。

這一發現使瑞典皇家科學院將1957年的諾貝爾物理獎頒發給了楊振寧和李政道。

對稱性反映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， 而構成螺旋形結構的空間排列是全同的。 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， 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。

不守恆

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: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;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);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影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。

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。 然而粒子的本質是電磁相互作用。 粒子與粒子或粒子與物質間同樣存在相互作用， 在正物質宇宙環境下也許正是這種粒子的相互作用影響差異使得粒子能量運動狀態發生改變而導致宇稱不守恆。