*观察宇称时间(李政道杨振宁谁先提出宇称不守恒)

本篇文章给大家谈谈*观察宇称时间,以及如果每个夜晚都是晴朗的，那么在我们国家可以观测到北极星的时间是的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站！

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• 宇称不守恒定律有什么应用
• 什么是宇称不守恒是谁发现的
• 什么是宇称守恒与宇称不守恒
• 李政道杨振宁谁先提出宇称不守恒
• 什么是宇称不守恒定理
• 宇称的不变性是什么
• 如果每个夜晚都是晴朗的，那么在我们国家可以观测到北极星的时间是

Q1:*观察宇称时间、宇称不守恒定律有什么应用

“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。正如人们经常感叹那样，时光不可倒流。日常生活中，时间之箭永远只有一个朝向。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。但在物理学家眼中，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。如果用摄像机拍下两个过程之一然后播放，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。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*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*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 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*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*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*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*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， 案完全就在于左右之间的差异――你只要看看镜子就行了。

Q2:什么是宇称不守恒是谁发现的、

宇称不守恒定律是指在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称.由吴健雄用钴60验证。


科学界在1956年前一直认为宇称守恒,也就是说一个粒子的镜像与其本身性质完全相同.1956年,科学家发现θ和γ两种介子的自旋,质量,寿命,电荷等完全相同,多数人认为它们是同一种粒子,但θ衰变时产生两个π介子,γ衰变时产生3个,这又说明它们是不同种粒子.

　　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.

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。


宇宙源于不守恒
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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：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；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)；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。

　　然而，1998年年末，物理学家们却*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。



发现过程
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杨振宁、李政道和吴健雄是中国老百姓耳熟能详的名字，他们的事业*和“宇称”紧紧联系在一起。

　　用科学家的话说，宇称是内禀宇称的简称。它是表征粒子或粒子组成的系统在空间反射下变换性质的物理量。在空间反射变换下，粒子的场量只改变一个相因子，这相因子就称为该粒子的宇称。我们也可以简单地理解为，宇称就是粒子照镜子时，镜子里的影像。以前人们根据物理界公认的对称性认为，宇称一定是守恒的。这就像有正电子，就一定有负电子一样。杨振宁教授1951年与李政道教授合作，并于1956年共同提出“弱相互作用中宇称不守恒”定律。

Q3:什么是宇称守恒与宇称不守恒、

所谓“宇称”，粗略的说，可理解为“左右对称”或“左右交换”，按照这个解释，所谓“宇称不变性”就是“左右交换不变”。或者“镜象与原物对称”。对称的现象普遍存在于自然界的事物中，事物运动变化的规律左右对称也是人们的普遍认识。在物理学中，对称性具有更为深刻的含义，指的是物理规律在某种变换下的不变性。在相当长的一段时间内，物理学家们相信，所有自然规律在这样的镜象反演下都保持不变。例如进行牛顿运动定律实验时，前面放一面镜子，如果我们看镜内的物理规律性，则同镜外完全相同。比如一个小球A向右运动，我们在镜内看到有一个小球A´ 向左运动，虽然A´与A运动方向相反，但它们都遵从的规律，也就是说力学规律对于镜象反演不变，具有空间反演不变性。同样对于麦克斯韦方程组和薛定谔方程都具有空间反演不变性。

不变性原理通常与守恒定律联系在一起，比如动量守恒定律是物理定律在空间平移下的不变性的体现；能量守恒定律与时间平移不变性相联系；角动量守恒定律是物理定律空间旋转对称性的体现等。在微观世界中微观粒子的状态用波函数ψ描写

即表示波函数的数值随坐标而变。为了描述这种与空间反演对称性相联系的物理量，引入了“宇称”的概念。因为连续两空间反演（镜象反射）就等于本身，第一次反射，第二次反射。因此宇称这个量同能量、动量等连续变化的物理量不同，它只能取两个分立的值（+1）或（-1），也就是说波函数在镜象对称时有两种可能：

。

第一种情形宇称为正（+1），第二种情形宇称为负（-1），对于一个多粒子系统来说，此系统的总宇称为各该系统粒子的宇称之乘积。

有了以上概念后，根据左右对称性就可引伸出“宇称守恒定律”，表述 由许多粒子组成的体系，不论经过相互作用发生什么变化（包括可能会使粒子数发生变化），它的总宇称保持不变，则原来为正，相互作用后仍为正；原来为负，相互作用后仍为负。这一定律对于许多情况都是正确的，象强相互作用和电磁相互作用就是如此。因而便认为对于弱相互作用也不言而喻，同样如此。

弱相互作用下的宇称守恒的这一看法一直维持了三十年。但在1954~1956年间人们在粒子物理研究中遇到了一个难题，即所谓的“τ-θ之谜”，就是荷电的κ介子有两种衰变方式，一种记为τ介子，一种记为θ介子。这两种粒子的质量、电荷、寿命、自旋等几乎完全相同，以致于人们不能不怀疑它们是同一粒子。然而另一方面，它们的衰变情形却不相同，表现为宇称不相同，当τ粒子衰变时，产生三个π介子，它们的宇称为负（根椐已确定了的π介子的宇称为-1和宇称守恒定律），而θ粒子衰变时产生两个π介子，它们的宇称为正，也就是说，τ粒子与θ粒子衰变时具有完全相反的宇称。

如何解释这个现象 可供选择的 案只有两种：一种承认宇称守恒定律，则τ粒子与θ粒子是两种不同的粒子，因为它们的宇称不同，相互作用过程宇称应不变，但无法解释为什么θ、τ粒子性质如此相同。另一种确认τ和θ是同一种粒，则宇称守恒定律不成立。

1956年李政道、杨振宁在研究这个问题时，仔细地分析了关于宇称守恒的各种实验资料，发现至少在弱相互作用领域，宇称守恒定律从未得到过实验的验证，而只不过是一个理论上的推论而已。因此根据“τ-θ之谜”的启示，他们提出在弱相互作用过程前后，宇称可能不守恒，并且还指出可以用β衰变（也是一种弱相互作用）的实验来证实或否定他们的推测。人们对于弱作用的研究已经有了相当长的历史，从发现β放射性算起，已经历了半个多世纪;即使从费米提出β衰变理论算起，也已有二十多个年头。在这漫长岁月中，人们对于弱作用，尤其对于β衰变，已经作过大量实验，然而却没有一个实验曾经证明过宇称是否守恒。这是因为左右对称性从未有人怀疑过，人们一直相信它，应用它，从未想去检验它。当然，要怀疑这样一条基本定律，必须持非常慎重的严肃态度，李政道和杨振宁正是在彻底研究了所有已经作过的弱作用实验，并发现还没有一个实验曾证明过宇称是否守恒后，才提出弱作用中宇称可能不守恒的猜测。

但是，毕竟左右对称原理太明显，太自然了，以致人们很难相信宇称真的会守恒。*物理学家泡利就曾俏皮地说过：“我就不相信上帝竟然会是一个左撇子?”究竟宇称是否守恒，只有让实验来作出判断，为此，李政道和杨振宁设计了一系列可用来检验宇称是否守恒的实验方案，设计的原则 是要安排两套实验装置，它们严格地互为镜象，然后在这两套装置中观测弱作用过程，看看两套装置中出现的是不是互为镜象的现象。

几个月之后，以上设想被另一位美籍华裔物理学家吴健雄教授与美国华盛顿国家标准局的几位物理工作者一起用出色的实验所证实，这是一个关于极化60CO原子核β蜕变的实验。在这个实验中，他们以确凿无疑的证据表明，在弱相互作用过程中宇称守恒定律不成立，弱相互作用下宇称不守恒的发现和实验验证，可以说是第二次世界大战以来最伟大的发现。正是由于这一震惊物理学界的杰出贡献，李政道和杨振宁共同获得了1957年诺贝尔物理奖，这时距他们发表宇称不守恒的研究成果还不到两年，速度之快在诺贝尔奖金史上是罕见的。

这是很了不起的贡献，虽然杨先生的人品一般，但他*是二十世纪*的科学家之一。

Q4:李政道杨振宁谁先提出宇称不守恒、

李政道先提出宇称不守恒

　　李政道关于宇称不守恒思想来源的说明

　　问： 李杨合分，症结所在，据一般人看来，是由于你们之间的下述争论： 获诺贝尔奖的论文的思想，即弱作用中宇称不守恒这一思想的突破，是你们二人中谁第一个提出来的。 据杨振宁的说法，是他“在一个节骨眼上，我（指杨自己）想到了……”，还说你先是反对这种观点， 经过他的说服后才同意的[1]。 您认为这种说法符合事实吗 您能不能说明一下您知道的事实真相
　　(编者注：将鼠标指到[1]的位置，注脚[1]即会弹出。下同。）

　　 ： 杨振宁的说法与事实不符。事实是，宇称不守恒思想的突破是我在1956年4月上旬独立地做出的，与杨振宁无关。

　　当时的情况是这样的：

　　1954、55年，θ-τ之谜已成为物理学界关注的焦点。这里我想先简单地解释一下当时的θ-τ之谜。 50年代初从宇宙线里观察到两种新的粒子，θ和τ。它们具有很不同的衰变模式。θ衰变为两个π介子，τ衰变为三个π介子。 因为奇数个π介子的总宇称是负的，而偶数个π介子的总宇称是正的。所以从θ和τ的衰变模式可以决定θ的宇称是正的（称为标量）， 而τ的宇称是负的（称为赝标量）。奇怪的是到1954、55年，经过很精密的实验测量，发现在实验的精确度内θ和τ这两个不同宇称的粒子居然有完全一样的寿命和质量。

　　那时候，从θ、τ的衰变模式，不仅可以决定它们二者的宇称不同，也已知道这类的衰变是通过弱作用力实现的，因而可用理论计算来估计它们的寿命。 假使τ和θ是不同的粒子，τ的寿命应该比θ的寿命长很多，约一百倍。可是实验结果是τ和θ的寿命几乎完全一样。而且，假使τ和θ是不同的粒子， 为什么它们的质量也会几乎完全一样呢 如果认为它们是同一个粒子，它们怎么会具有完全不一样的宇称呢

　　为解决这一问题，物理学界曾提出过各种不同的想法，但都没有成功。50年代时，粒子物理学领域，每年都举行一次国际性的综合学术会议， 地点在美国纽约州的罗彻斯特（Rochester）大学。因而，这个很重要的会议就被称为罗彻斯特会议。凡是要参加会议的，必须收到邀请才行。 在1956年4月3－7日的罗彻斯特会议上，也讨论了θ-τ之谜这个问题。当时在会议上已经有人提出，包括我和杨振宁，是否在θ和τ的衰变中，宇称可能不守恒 但是，会议上的这些讨论都没有达到任何结论。要了解这是为什么，是什么原因造成了这种情况，我需要介绍一下当时宇称守恒问题的背景。

　　宇称守恒是当时公认的一个重要物理定律。宇称守恒的基础是“左右对称”，而“左右对称”一向被认为是物理的公理。 从经典物理学开始到近代物理学（包括力学、 电磁学、引力场、弱作用理论、原子、分子和核子构造等），一切的物理理论，在1956年4月以前，都是左右对称的。因为每一门物理理论都有一大批、一大批的实验作证明， 所以物理学家们想当然地认为“左右对称”在粒子物理学中也已经被充分证明了，是非常正确的，是自然界的真理。宇称守恒是天经地义的。

　　在1956年4月初的罗彻斯特会议上讨论时，所有的物理学家都公认，一切已了解的物理都是左右对称的，是宇称守恒的。这是毋需讨论的。 在会议上讨论的问题是：在θ、τ衰变过程中，宇称是否可能不守恒；在当时一切已了解的物理之外，θ、τ是否可作为一个特殊例外，是孤立的一点。

　　假使θ、τ是同一个粒子，在它衰变过程中，宇称并不守恒，那会产生什么结果呢 那结果就是，这同一个（即θ-τ）粒子既可以按宇称为正的θ模式衰变， 也可以按宇称为负的τ模式衰变。可是这个结果与从一开始就已经知道的θ-τ之谜的现象完全相同。因此，虽然提出了θ-τ衰变宇称可能不守恒的假设， 可是这种假设不产生任何新的物理结果。这种假设与一切其他物理无关。在这种假设提出以前， θ-τ之谜是孤立的一点；做了这种假设以后，θ-τ仍然还是孤立的一点。 因为这种假设并不能产生任何新结论，所以这种假设就不能看做是宇称不守恒思想的突破。这一点物理学界是公认的。

　　当时我也正在重点研究这个问题，曾做过一些尝试，但未成功。我记得，在1956年4月3－7日罗彻斯特会议结束后的一两天， 即4月8日或9日，我哥伦比亚大学的同事斯坦伯格（J. Steinberger），专程到我的办公室访问，讨教问题。那时他正在进行不稳定的重粒子的产生和衰变的实验。 他的问题是如何测定这类重粒子的自旋，与θ-τ之谜无关，和宇称不守恒也无关。在谈话的过程中，我忽生灵感，突然很清楚地明了，要解决θ-τ之谜，必须先离开θ-τ系统， 必须假定θ-τ以外的粒子也可能发生宇称不守恒的新现象。我发现，用斯坦伯格实验中重粒子产生和衰变的几个动量，便能很简单地去组织一个新的赝标量。用了这θ-τ以外的赝标量， 就可以试验θ-τ以外的系统宇称是否不守恒。而这些赝标量，很显然的，没有被以前任何实验测量过。用了这些新的赝标量就可以系统地去研究宇称是否不守恒那个大问题。 θ-τ之谜不再是一个孤立的点，它可以和斯坦伯格正在进行实验的重粒子连起来，它也可能和其他一切物理整体地连起来。要解开θ-τ之谜，就要去测量弱作用中θ-τ以外的赝标量。 我猜想，宇称不守恒很可能就是一个普遍性的基础科学原理。这就是宇称不守恒思想的突破。

　　当时，我就把这个想法告诉了斯坦伯格，并请他转告他的实验组的人，要他们赶快按照我的建议去重新分析实验数据。 斯坦伯格听了也很兴奋。他说，您需要的这些原始实验数据，其实都已经有了，都记在他实验组的Log book（实验工作记录本）里，可是因为不知道应该如何去分析， 所以还没有将这些数据放在一起分析。之后，他和他的实验组马上按照我建议的方法去分析了他们的实验数据。虽然有迹象显示出宇称不守恒，但因数据不够，不能得出定论。 1956年9月份的《物理评论》上发表了他们重粒子实验的论文，也就是布德（R. Budde）、克瑞廷（M. Chretien）、 雷特奈尔（J. Leitner）、塞缪斯（N. P. Samios）、 史瓦兹（M. Schwartz）和斯坦伯格（J. Steinberger）合作的文章 [2]。文章中有一部分就是讨论我的突破性的想法和他们的分析。 他们并在文章里对我“非常有帮助的讨论”，即我提出的关于宇称不守恒的突破性的想法表示谢意。这就是宇称不守恒思想突破的来源 [3]。 对这件事，这项实验的参加者之一，史瓦兹后来曾发表了回忆文章。

　　史瓦兹（1988年诺贝尔奖获得者）对上述情形有清楚的回忆。他对我当时提出的建议和宇称不守恒思想的突破以及事情的经过， 都有明确的回忆和文字的记载。其经过和时间都和我1986年发表的回忆完全一致。史瓦兹说：

　　“无论如何，我记得十分清楚，在罗彻斯特会议(4月3－7日)之后， 斯坦伯格立刻回到奈维斯（Nevis）实验室，告诉我们，他刚才和 T. D. Lee（李政道）讨论，李有一个非常重要的想法。李建议斯坦伯格， 让我们把数据从Φ＝0 到Φ=2π 进行划分。……如果有非对称性，那么就会是……宇称破坏的一个显而易见的例证” [4]。

　　这一切完全证明宇称不守恒思想的突破是首先由我在1956年4月上旬独立做出的，和杨振宁无关。

　　1956年4月中旬，斯坦伯格和他的实验组已有了初步的分析结果。他告诉我，重粒子∧0的衰变， 从Φ=0到π有7个事例，从Φ=π到2π却有15个事例， 多了约一倍。重粒子∑-的衰变，从Φ=0到π有13个事例，从Φ=π到2π只有3个事例，小了约四倍。当然这些数据不够，还不能做出宇称不守恒的断定。 斯坦伯格又说，他估计一年之内，他们可以用布鲁克海文实验室的加速器再去产生十倍多的事例。那就可以完成在 ∧0、∑-这类重粒子的衰变过程中， 宇称是否守恒的决定性的实验。（事实上，一年之后， 1957年斯坦伯格和他的合作者的确就完成了这个决定性的∧0，∑-宇称不守恒实验并发表在《物理评论》上。）

　　当时，我觉得很兴奋。这个初步的宇称不守恒的实验，已充分证明了我的宇称不守恒思想的突破是正确的，是可行的。 宇称是否守恒的问题不再停留在θ-τ之谜的孤立一点。 θ-τ以外的不稳定重粒子∧0和∑-也都已经被包括进来了！

　　1956年4月中至4月底， 我努力于完成宇称不守恒在θ-τ、∧0、∑-这类以及所有称为“奇异粒子”（Strange Particles）的弱作用衰变领域的理论分析和论文写作。 我并和斯坦伯格约好，我的理论分析文章和他实验组当时的实验分析文章，即后来1956年9月15日发表的布德、史瓦兹、斯坦伯格等人的文章，同时发表。当然， 弱作用衰变，除了奇异粒子外，还有更大的领域，那就是有五十多年研究历史的β衰变。这包括中子、π介子、μ子等 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。

宇宙源于不守恒
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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：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；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)；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。

然而，1998年年末，物理学家们却*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。

发现过程
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杨振宁、李政道和吴健雄是中国老百姓耳熟能详的名字，他们的事业*和“宇称”紧紧联系在一起。

用科学家的话说，宇称是内禀宇称的简称。它是表征粒子或粒子组成的系统在空间反射下变换性质的物理量。在空间反射变换下，粒子的场量只改变一个相因子，这相因子就称为该粒子的宇称。我们也可以简单地理解为，宇称就是粒子照镜子时，镜子里的影像。以前人们根据物理界公认的对称性认为，宇称一定是守恒的。这就像有正电子，就一定有负电子一样。杨振宁教授1951年与李政道教授合作，并于1956年共同提出“弱相互作用中宇称不守恒”定律。

这个道理其实很简单。对称性反映不同物质形态在运动中的共性，而对称性的破坏才使得它们显示出各自的特性。如同建筑和图案一样，只有对称而没有它的破坏，看上去虽然很规则，但同时显得单调和呆板。只有基本上对称而又不完全对称才构成美的建筑和图案。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，而构成螺旋形结构的空间排列是全同的。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，从而使得那些更便于复制的样式更快地发展，形成了发育的过程。因此，对称性的破坏是事物不断发展进化，变得丰富多彩的原因。

杨振宁和李政道的亲密合作是他们取得巨大成就的基础。杨振宁对此回忆说：我1948年6月获得芝加哥大学哲学博士学位后，在密执安大学度过了那一年的夏天。秋后，我返回芝加哥大学，被聘为物理系的讲师。我一边教课，一边继续做核物理和场论方面的研究。1948年尾，李政道和我合作研究衰变及俘获，发现这些相互作用与衰变具有非常相似的强度。

李政道1946年秋到芝加哥大学当研究生。我俩早些时候在中国或许见过面，然而，只是到了芝加哥才真正彼此相识。我发现他才华出众，刻苦用功。我们相处得颇投机，很快就成了好朋友。我长他几岁，又先他几年当研究生，便尽力帮助他。后来，费米做了他的学位论文导师，但他总是转而向我寻求指导。因此，在芝加哥的岁月里，事实上我倒成了他的物理老师。

1953年，李政道到了哥伦比亚大学。为了继续合作，我们订立了相互访问的制度。我每周抽一天时间去哥伦比亚，他则每周抽一天到普林斯顿或布鲁克海文来。这种例行互访保持了6年。而这段时间我们的兴趣有时在基本粒子理论方面，有时则在统计力学方面。这是一种非常富有成果的合作，比我同其他人的合作更深入广泛。这些年里，我们彼此相互了解得如此之深，以致看来甚至能知道对方在想些什么。但是在气质、感受和趣味等诸方面，我们又很不相同，这些差异对我们的合作有所裨益。我们的交往始于1946年，这种交往是亲密的，它基于相互尊重、相互信任和相互关心。接着，迎来了1957年，以及我们的成功（双双获得诺贝尔奖）。在我同李政道做朋友的16年间，我对他就像一位兄长。这种合作对物理学的贡献良多，人们对此感到艳羡。李政道自己也断言，这种合作对他的事业和成长具有决定性的影响。

谈到杨振宁、李政道和宇称不守恒时，有一位杰出的中国女性是*不能忘记的，她就是吴健雄。吴健雄博士在这场美国发生的、被物理学界称之为“‘宇称不守恒'的革命”中，有着重大贡献。

杨振宁和李政道从理论上怀疑宇称律作用于基本粒子弱相互作的正确性后提出，如果在弱交换作用下，奇偶性不守恒，那么一群有向原子核的贝塔射线应呈轴向的不对称分布。两位科学家为了证明他们预言的正确性，找到了吴健雄博士。吴健雄有许多新巧的物理实验技术广泛为其他物理学家所采用，许多物理学家在实验上遭遇到困难，也会寻求她的协助。在杨李提出请求后不久，吴健雄博士就与华盛顿的美国国家标准局的阿贝尔博士商讨合作这一实验的可能性，实际工作在3个月后开始。她在极低温度（*零度以上0.01摄氏度）的磁场中，观测钴60衰变为镍60，及电子和反微子的弱交换作用，果然电子及反微子均不遵守宇称守恒原理。

实验成功了，吴博士证明了杨振宁和李政道的理论，推翻了物理学上屹立不移三十年之久的宇称守恒定律。这一发现，使瑞典皇家科学院立即将1957年的诺贝尔物理奖，颁发给杨振宁和李政道两位博士，因为他们指正了过去科学家所犯的严重错误，更开启基本粒子“弱交换作用”一些规则的研究，使人类对物质结构内层的认识迈进了一大步。美国作家李·伊得逊说：吴健雄博士经过了不知多少次艰辛而复杂的实验，方使杨、李二位在理论上的突破，获得了实验上的证明。吴健雄在实验中发现了电子倾向于左手旋的现象，不仅改变了物理科学中“宇称守恒”的基本信念，同时也影响到化学、生物、天文和心理学的发展。虽然吴健雄博士没有得到诺贝尔奖，但她所从事工作的重要性并不因此而降低，反而因其他荣推崇和荣誉和纷至沓来，而更显得成就辉煌。普林斯顿大学授予她荣誉哲学博士学学位时，校长郑重地宣布：吴健雄博士已充分获得被称誉为世界上最伟大物理实验学家的权利。宇称不守恒原理彻底改变了人类对对称性的认识，促成了此后几十年物理学界对对称性的关注。

发现人物
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三名科学家获得如此大的成绩，有一个共同点，就是热爱自己的祖国，努力从中国的文化精髓中吸取营养。

中国科学院院长、物理学家周光召教授用“使中华民族感到骄傲和自豪的伟大科学家”来概括杨振宁教授业已取得的学术成就。他说，杨振宁教授身上有着非常深厚的中国文化传统，同时他又兼融了西方文化传统中的*部分，将二者融会贯通，从而形成了他治学严谨、为人朴实的独特风格，令人钦佩、堪称楷模。

1996年6月，杨振宁在接受

如果每个夜晚都是晴朗的，那么在我们国家可以观测到北极星的时间是

只要是天气较好的夜晚 只要北方天空没有云层遮挡 一年四季都能看见 由于北极星不是很亮，比较难找，所以第一步先找大熊星座（北斗七星），北斗七星在天空组成斗状，很容易认出，其斗柄在不同季节指向不同，在晚上8、9点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。（教师教口诀：春夏秋冬对应东南西北）第二步把北斗星斗前二星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离即可找到北极星。

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