宇称不守恒啥意思?通俗易懂的科普来了!

2025-01-06 17:11:34 9阅读

今天来跟大伙儿聊聊我最近琢磨的一个事儿——宇称不守恒。说起来这事儿,还得从我最近翻腾物理书开始说起。

前阵子闲着没事,我就把以前上学时候的那些物理书又给翻出来。看着看着,就看到一个叫“对称性”的东西。这玩意儿,怎么说,就跟咱平时照镜子似的,镜子里镜子外,看起来差不多,但左右手却反过来。在物理学里,这叫“宇称”。

我想这不挺好理解的嘛就像咱们平时说的对称一样。我就开始琢磨,如果把一个坐标轴给它来个底朝天,那会咋样?按照书上说的,这叫P变换,就是把坐标轴(X, Y, Z)变成(-X, -Y, -Z)。这不就是把右手坐标系变成左手坐标系嘛挺简单的。

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然后,我就开始琢磨,这P变换对一些物理量有啥影响。比如说,一个粒子的位置,还有它的速度、加速度这些,都会因为坐标轴变而变号。但是,有些东西,比如说角动量,这玩意儿就不变。为啥?因为它是由位置和动量“叉”出来的,两个都变号,反而抵消。

琢磨到这儿,我觉得还挺有意思的。但我就看到一个叫“宇称守恒”的东西。这玩意儿说的是,在一些物理过程中,宇称这个性质是保持不变的。也就是说,一个物理过程,跟它的镜像过程,应该是一样的。我一开始想,这不挺合理的嘛就像牛顿定律,它也不管你是在右手坐标系还是左手坐标系,都一样用。

但是,书上又说,在20世纪初,有个叫诺特的女数学家,搞出一个叫诺特定理的东西。这玩意儿说,对称性和守恒定律是一一对应的。也就是说,有啥样的对称性,就有啥样的守恒定律。

到1927年,又有一个叫维格纳的哥们儿,提出宇称守恒定理。这哥们儿说,一个系统,经过镜像变换后,运动规律基本不变,就是左右反过来。

看到这儿,我还觉得挺正常的。但是,二战后,粒子物理学开始发展起来,然后就出一个叫θ -τ疑难的问题。简单来说,就是有两个叫θ和τ的粒子,看起来像双胞胎一样,啥都一样,但衰变后产生的东西却不一样。这不就跟宇称守恒矛盾嘛

然后,重点来!1956年,有两个华人物理学家,一个叫杨振宁,一个叫李政道,他们在《物理评论》上发一篇文章,说在弱相互作用中,宇称守恒可能不成立!他们认为,θ和τ是一个东西,叫K介子。

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为验证这个想法,1956年,吴健雄等科学家就用钴60做一个实验,结果发现,在弱相互作用中,宇称还真就不守恒!

这下子,物理学界就炸锅!原来,我们一直以为的对称性,在某些情况下是不成立的!

这个发现,可不简单。它不仅让人们对物质世界的对称性有新的认识,还推动物理学的一大步发展。后来人们又发现电荷共轭对称性、电荷共轭-宇称反演(CP)联合对称性破坏,还搞出电弱统一理论。

所以说,宇称不守恒这个发现,真的是太重要。它不仅改变我们对世界的认识,还推动物理学的发展。

我这回的分享就到这里。虽然过程有点复杂,还有很多细节的东西没法子都写出来,但我对宇称不守恒这个概念,算是有个大概的解。这事儿,还真得感谢那些物理学家们,要不是他们,我们可能还一直以为世界是完全对称的!

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