綜述
說到化學(xué)學(xué)家楊振寧,好多人會(huì)想到82歲的他和28歲兒子相差54歲的“老少戀”,當(dāng)年三人的故事備受爭議,卻還是決然選擇攜手走下去楊振寧諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),這也讓更多人曉得了那位科學(xué)家的鼎鼎大名。
眾所周知,楊振寧是諾貝爾化學(xué)學(xué)獎(jiǎng)的獲得者,他之所以還能獲此佳績卻鮮為人知,緣由竟是他發(fā)覺“鏡子中的你和現(xiàn)實(shí)不同”。
穿衣鏡里的世界
穿衣鏡有著久遠(yuǎn)的歷史,早在公元前3000年時(shí),它早已出現(xiàn)在了希臘。后來穿衣鏡仍然被沿襲,也傳入了中國,使用也很普遍。
從出土的文物不難發(fā)覺,唐代的瓷器除了是照面飾容的工具,也見證著歷史的發(fā)展,從普普通通到追求做工,再到作為貢品向清廷進(jìn)貢,再到玻璃鏡的大量使用,穿衣鏡濃縮著文化。
以銅為鏡,可以正衣冠。
穿衣鏡是我們生活中必不可少的東西,它可以讓我們看到自己外觀上不足的地方,讓我們清晰曉得自己的模樣。
我們每天都會(huì)看穿衣鏡,也會(huì)發(fā)覺穿衣鏡中的人和我們是相反的,當(dāng)我們拿起右手的時(shí)侯,穿衣鏡里的人抬起了手臂;當(dāng)我們把頭轉(zhuǎn)向右側(cè),穿衣鏡里的人卻看向了左側(cè),但是當(dāng)我們抬頭的時(shí)侯,穿衣鏡的人也是向下抬頭,當(dāng)我們低頭時(shí),他也和我們同步。
這樣的現(xiàn)象不免讓人感覺奇怪,為何穿衣鏡里的人只是右臂相反,而不是上下也顛倒?
“宇稱不守恒”
這個(gè)困惑人們多年的困局被解鎖楊振寧諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),也因而成就了楊振寧和李政道的諾貝爾獎(jiǎng)。
1945年,楊振寧獲得獎(jiǎng)學(xué)金得以前往韓國華盛頓學(xué)院留學(xué),在這兒他獲得了哲學(xué)博士的學(xué)位。結(jié)業(yè)工作的楊振寧遇見了志同道合的伙伴李政道,二人對(duì)科學(xué)有著細(xì)膩的熱情和極大的興趣。
1956年,楊振寧和李政道兩人合作發(fā)表一篇論文,也正是這篇論文推翻了1926年提出的“宇稱守恒基本粒子和它們的鏡像的表現(xiàn)是完全相同的”這一說法,即宇稱守恒。
兩個(gè)年青人即使學(xué)識(shí)淵博,然而她們的理論還是讓不少科學(xué)家指責(zé)。
次年,楊、李兩人共同提出宇稱不守恒理論,并因而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。守恒的定理常常是恒定不變的,她們對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)的意義非常重要,而宇稱守恒卻被楊、李兩人推翻。宇稱是哪些意思?它是否守恒有哪些意義呢?為什么這個(gè)發(fā)覺才能獲得這么高的榮譽(yù)?
宇稱指的是化學(xué)學(xué)的一種對(duì)稱,它區(qū)別于我們生活中的對(duì)稱關(guān)系,具有更深層次的意義,數(shù)學(xué)學(xué)中的宇稱可以理解為一個(gè)定理在屬性變換后一直保持不變。
楊振寧和李政道最初在研究K介子,在實(shí)驗(yàn)的過程中,她們發(fā)覺了θ粒子和τ粒子,正是這兩個(gè)粒子讓她們有機(jī)會(huì)對(duì)宇稱守恒提出指責(zé)。
在通常情況下,兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是完全一致的,但是在弱互相作用的環(huán)境之下,這個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律就發(fā)生了變化,存在一定的差別,并不完全相同。
楊振寧和李政道提出“宇稱在強(qiáng)互相作用與電磁互相作用中守恒,但在弱互相作用中似乎不守恒”,同時(shí)她們發(fā)覺在此之前并沒有任何的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證過弱互相作用中宇稱守恒的問題。
化學(xué)學(xué)家吳健雄1956年做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),用數(shù)據(jù)證明了弱互相作用中宇稱確實(shí)不守恒,因而旁證了楊振寧和李政道的發(fā)覺具有重要的意義。
從發(fā)表論文到獲得諾貝爾獎(jiǎng),僅有一年的時(shí)間,得獎(jiǎng)速率如此快仍然以來也是極少見的,這其中也少不了吳健雄的功勞。
假如將兩個(gè)粒子稱作是在照穿衣鏡,穿衣鏡上面和外邊是有差別的。
她們的發(fā)覺并不是為了證明穿衣鏡里的世界,而是在研究化學(xué)問題的時(shí)侯,此問題也有了答案,同時(shí)也讓更多的人就能清晰地覺得到化學(xué)就在身邊,科研的世界與我們的生活密切相關(guān)。
眼見不一定為實(shí)
穿衣鏡之所以成像,是由于光線經(jīng)過鏡面的總之產(chǎn)生的,反射的光線再經(jīng)過黃斑有了畫面,再通過視覺神經(jīng)呈現(xiàn)最終的結(jié)果。
事實(shí)證明,眼見不一定為實(shí),這句話也有它的道理。我們所看到的東西,須要先經(jīng)過鼻子搜集信息,視覺神經(jīng)將其傳入視覺中樞進(jìn)行處理,方能呈現(xiàn)出圖象。
腦部在處理的過程中,會(huì)有意無意地忽視掉一些東西,這就導(dǎo)致了我們記憶的盲區(qū)。而宇稱不守恒定理得提出,就解釋了穿衣鏡中的現(xiàn)象。
這個(gè)世界不存在絕對(duì)的對(duì)稱和鏡像,穿衣鏡中的你和現(xiàn)實(shí)中的你就是不同的。通過用穿衣鏡解釋這一科學(xué)理論,人們可以更容易接受和理解。
世界就是不對(duì)稱、不規(guī)律的東西組成的,這種各類各樣的漏洞才讓我們的世界顯得精彩迭出,飽含樂趣。
這種不完美的東西,讓科學(xué)研究飽含生機(jī)和意義。人類進(jìn)化過程中,也有不同的基因,其實(shí)正是那1%的差別,才讓生命在宏觀的世界中相像,在微觀的世界中又各有不同。
總結(jié)
宇稱不守恒聽上去與我們的生活距離很遠(yuǎn),像是遙不可及的科學(xué)名詞,但它又好像就在我們身邊。科學(xué)的世界就是探求真理的天地,也是摸索未知的領(lǐng)域,新的理論會(huì)推翻舊的理論,真理是真是存在的。
科學(xué)知識(shí)豐富了我們的認(rèn)知,現(xiàn)在依然還有好多未知領(lǐng)域沒有得到答案,科學(xué)追求永無止境。