量子世界再現奇異現象：鏡像物體與自己並不成鏡像

在大自然中，我們隨處可見呈現完美對稱結構的事物。而「對稱」，長久以來也一直在人類的心目中佔據著美好的地位。

無論藝術家、畫家、幾何學家，還是思想家、哲學家，甚至物理學家、科學家等，或多或少都曾堅信過、甚至現在仍有不少學者有著這種堅定不移的信仰：宇宙就是以完美的「對稱」結構而呈現宇宙萬物的。

或許，正是人類天生對「完美」的期盼和向外，對「完美」的一種本能的渴望和追求，不由自主地讓物理學家曾經以為，我們的整個宇宙都是完美對稱的，遵循著完美的對稱守恆定律；而這種完美的對稱守恆定律，不止體現在空間上，也體現在時間上，甚至能量上。也就是長期以來一直被奉為物理學界真理的三大經典對稱守恆定律：宇稱(P)，時間(T)對稱，電荷(C)對稱。

在我們一般的常識里，我們對「對稱」的理解，首先想到的便是「左右對稱」，或稱之為「鏡像對稱」，也就是將一個物體翻轉180度後會與它的對稱物體完全重合。

而在物理學裡，三大對稱守恆定律或能把宇宙的對稱結構和屬性表述得更為全面和透徹。

宇稱(P)，指的是空間反射上的對稱，即在空間上互為鏡像對稱的同一種粒子之間，它們的運動規律是相同的。

舉個例子，小球A和它的鏡像A』，儘管兩球運動時方向相反，卻都遵循牛頓運動定律。

時間(T)對稱，指的是時間反演（可通俗理解為「時間倒流」）上的對稱，即改變粒子在時間上的運動方向，粒子的運動是相同的。

舉個例子，一個小球沿著一條直線從A滾到B，如果將小球的運動狀態錄攝下來，然後在時間上倒著播放，小球無論是正向時間的滾動，還是逆向時間的滾動，運動都是相同的，時間彷彿失去了意義一樣，這就是所謂的「時間對稱」。

電荷(C)對稱，指的是一個粒子和它的反粒子，在電荷共軛轉換中所遵循的物理定律是相同的。

舉個例子，比如，根據C對稱，不少研究者都認為，宇宙的正、反物質應該是相等的。

儘管不少宇宙研究學者都認為宇宙遵循著完美的統一對稱守恆定律，仍有不少物理學家和宇宙研究者，對宇宙的這種對稱性持有懷疑。而隨著時間的一點點向前推演，越來越多的微觀物理現象，似乎也正在朝著他們的懷疑不斷趨迎。探索科學，探索宇宙，水木長龍與您繼續我們的探索之旅。

三大對稱守恆定律首先被打破的就是「宇稱」。1951年，我國著名物理學家楊振寧教授和美籍華裔物理學家李政道發現了弱相互作用下「宇稱不守恆定律」，推翻了在物理學界巍然聳立了三十年之久的「宇稱守恆定律」，並獲得諾貝爾物理獎。

之後，科學家很快發現，粒子和反粒子也不遵守「C對稱」，並以反證法指出，正是由於「C不對稱」，宇宙在生成之初才會使正物質和反物質在數量上不對等，不然，我們的宇宙也就不存在了，因為正反物質相遇，意味著歸零，又怎會存在我們太陽系，地球和我們人類。

很快，科學家又發現，時間也不再具有對稱性。歐洲原子能研究中心發現，K介子在轉換過程中與反K介子的轉換速率並不相等，後者在時間上會更快些，即存在「時間不對稱」性。

三大對稱守恆定律至此全部破碎了。看來，宇宙並不像完美主義者心中想像的那樣完美，正如人類自己寬慰自己時常常說的一句話——「人無完人」——一樣。

這裡，我們將沿著楊、李發現的「宇稱不守恆定律」，繼續深入探討分析我們這個奧妙無窮的宇宙，我們這個變幻萬千的奇妙世界，看看究竟能發現什麼不可思議的奧秘。

宇稱不守恆定律，簡單言之，即是互為鏡像的兩物體的運動並不對稱。目前物理科學家發現的「宇稱不守恆」主要體現在微觀世界的弱相互作用中。

科學是在不斷的探索中前進的，宇宙的奧秘同樣是在不斷的探索中被人類發現的。就像三大對稱守恆定律一樣，在人類沒有深入探索粒子世界時，它們呈現給人類的就是完美的對稱守恆，人類在面紗覆蓋下的完美對稱守恆面前篤信不疑地堅守了三十年，直到面紗被扯下，「完美」被打破，人類才看清它們的真正面貌。還有「地心說」到「日心說」，「絕對時空觀」到「相對時空觀」，宏觀世界的物理理論到微觀世界的不可思議的「量子理論」等，無不如此。

同樣的，儘管「宇稱不守恆定律」目前還主要體現在微觀世界的弱相互作用中，誰又能保證某一天它不會在宏觀世界裡明目張胆地表現出來？換句話說也就是，我們之所以在宏觀世界裡看不到「宇稱不守恆」的現象，多有可能是因為我們尚未發現連接宏觀世界與微觀世界的橋樑，一旦愛因斯坦留給世人的重大課題——大統一理論——被我們科學家找到發現，到時候，也許會發現，微觀世界或許就是宏觀世界的縮小版，只是所處的維度不同，才會呈現出極大與極小的差別而已。

曾有生物研究者將一片葉子的細胞放大數億倍後發現，微觀世界裡呈現出來的景象，與我們宏觀宇宙的結構極為相像。先哲有言「大小本無別」，莫不是指的就是宇宙終極之理？果如此，或許我們應該從空間維度去尋找大統一理論，也許微觀世界在微觀尺度上進入了更高的維度空間（科學家推測，多於三維以上的空間都被蜷縮到了普朗克尺寸（1.6×10^35米）上）。

如果「宇稱不守恆定律」，有一天也在宏觀世界體現了出來，比如，當你開著車向左拐彎時，發現路邊的鏡子里有一輛跟你車型外觀完全一樣的小轎車，不是向右拐，而是與你一樣的方向向左拐彎，並且與你的車速也不同，而是忽快忽慢，好像總是與你的車保持著不會太遠也不會太近的距離一樣。你懷著忐忑的心有點懷疑地將右車窗降下來，並向路邊鏡中張望。結果更令人悚然的事情發生了：鏡中車子里的人不但降下了對稱的左車窗，還對你擠眼微笑。這不對稱的「也向左拐彎，忽快忽慢的車速，多出的擠眼微笑」，令人不寒而慄：在宏觀世界裡的鏡像原理學中，該如何解釋這種鏡像不對稱現象呢？

如果有一天，人類找到了宏微兩界連接的橋樑，並能在多維空間上進行「宏微轉換」，或許這種「宇稱不守恆定律」現象，天天能與你見面，刷新三觀。比如，當站在穿衣鏡前時，看著鏡中自己的鏡像，會發現裡面的自己不像自己，因為有時候當你抬右手時，或許鏡中的你跟著也抬起了右手；有時候你穿著紅色衣服，鏡中自己可能穿著綠色衣服；有時候你將抬起的手放下時，鏡中的自己卻還舉著，過一會才放下；等等。

鏡像物體與自己並不成鏡像。或許，這就是微觀世界在不同維度展現出來的怪異現象，正如我們科學家已經發現的微觀世界裡弱相互作用中「宇稱不守恆」一樣。

今天的分享就到這裡，感謝對水木的支持。

本篇文章「水木長龍」原創，轉載標明出處，謝謝！

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