鏡裡鏡外的世界一樣嗎? 不一樣, 楊振寧的宇稱不守恆告訴你原因

鏡子之所以能夠顯現出畫面，完全是一種光學作用，但假如鏡子裡也有著一個世界，它與鏡子外面的世界是完全一樣的嗎？

這個問題問得似乎很沒有道理，鏡裡鏡外的世界當然是一樣的，鏡子外面發生什麼，鏡子裡面就會發生什麼，二者除了方向不同，其餘沒有絲毫差別。不過別急著下定論，我們之所以第一感覺就認為鏡裡鏡外的世界應該是一樣的，是基於我們對自然規律的認知，的確，對稱和守恆就是這個世界的基本規律，至少在楊振寧提出宇稱不守恆之前是這樣的。

對稱和守恆是宇宙的基本規律，而且二者總是成對出現的，有一個對稱，就必然有著一個與之相對應的守恆。比如時間平移對稱，簡單來說就是我們在5點的時候踢一腳球，然後在8點的時候用完全相同的力道和角度踢一腳球，兩個球最後所到達的位置應該是完全一樣的，並不會因為時間的變化而出現變化，而這就對應了能量守恆。

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除了時間平移對稱，還有空間平移對稱，比如我們在中國踢一腳球，然後跑到巴基斯坦用相同的力道和角度踢一腳球，這兩個球最終到達的位置與我們踢球的位置的距離和方位應該是完全一樣的，而這又對應了動量守恆。

時間平移對稱與空間平移對稱只是兩個例子，除此之外，還有空間旋轉對稱等等，總之，對稱與守恆是這個世界執行的基礎。現在我們可以迴歸正題來說說鏡裡鏡外的事情了。鏡子裡和鏡子外的世界是完全一樣的，遵循著相同的物理規律，除了方向相反，別無不同，這就被稱之為“映象對稱”，每一個對稱都會有著一個與之相對應的守恆，那麼映象對稱對應了什麼守恆定律呢？就是宇稱守恆。

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什麼是宇稱守恆？要解釋這個需要涉及到一些數學問題，本著不把問題搞複雜的原則，我們只簡單地知道，宇稱守恆就是微觀粒子波函式的守恆。

對於大多數粒子而言，宇稱守恆是沒有問題的，但一個班級裡總是有那麼兩個難搞的學生，而θ粒子和τ粒子就是這兩個問題學生。θ和τ這兩個粒子怎麼看都是一個粒子，因為無論是質量與電荷，還是其它性質，它們都相同，唯一不同的是，它們衰變之後的產物不一樣。不僅衰變產物不相同，它們兩個的衰變產物的宇稱也不同。

一個團體之中可以允許有幾個問題成員，但物理定律不行，有特例存在，就說明其中是有問題的。難道宇稱守恆有問題嗎？問題顯然不是這麼簡單。

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在我們的世界中存在著四種基本力，引力、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力。

在引力、電磁力以及強相互作用力的作用下，都有充分的實驗證據可以證明宇稱是守恆的，唯一沒有證據的就是弱相互作用下的宇稱守恆，於是楊振寧和

李政道

開始懷疑弱相互作用下，宇稱不守恆。

二人的質疑從一開始就不被人所接受，因為質疑守恆，就是質疑宇宙的基本規律，所以為了證明這一點，就必須要拿出充分的證據，於是二人設計了一個實驗：讓一個放射性原子核自旋，然後設法控制另一個相同的放射性原子核反向自旋，這樣就等於製造出了一個世界和一個與之對應的映象世界，如果宇稱守恆，那麼兩個世界就應該是完全一樣的，也就是說兩個放射性原子核在衰變過程中向各個方向發射的β射線應該是完全一樣的，所謂的β射線就是放射性原子在衰變過程中所產生的電子。

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楊振寧和李政道雖然設計出了這個實驗，但沒有實驗條件，於是他們找到了後來的美國物理學會會長吳健雄女士，她是一位華裔物理學家，她幫助二人在美國國家標準低溫物理實驗室裡做出了這個實驗，當時所使用的是放射性元素鈷60。

最後的實驗結果顯示，在兩個世界中，鈷60在各個相同方向上所發射的電子是不同的，而且差異很大，由此證明了鏡子裡與鏡子外的世界在弱相互作用下並不一樣，也就是說宇稱不守恆。楊振寧和李政道的實驗結果引起了軒然大波，但在實驗結果剛出來的時候，在科學界幾乎不被接受，

科學家

們的一致觀點都是認為這個實驗做錯了，科學家布洛赫更是信誓旦旦地說到“如果宇稱不守恆，我就吃掉自己的帽子”，結果這頂帽子變得非常尷尬，因為大量科學家在重複了該實驗後，確認了楊振寧和李政道理論的正確性，宇稱不守恆。二人也因此於理論提出的次年斬獲諾貝爾獎。