按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
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。
结论：物理规律是对称的。
4．情感对称
心理学研究表明：人的情绪是一个钟摆，往快乐的一边摆动得越高，往抑郁的一边摆动得也就越高，这是非常符合情感的对称现象。所以当你试图要控制这种摆动，期望自己永远停留在快乐的一边时，实际上你离痛苦的危险也就不远了。
人对财富的欲望也如此，你认为拥有的财富越多就越快乐，即使你生前财富无损，但是你总有死去的一天，你死的时候就意味你将丧失的财富也越多。也就是说，如果你以拥有财富为快乐，那么当死亡来临之时，也就是与快乐对称的痛苦来临的时候。
名利都是如此，一个乞丐死的时候痛苦是最少的，因为他拥有的很少，失去的也很少；一个总统或者国王死的时候痛苦是最多的，因为他拥有的很多，失去的也很多。
森林比丘说：“人的感觉就像一条蛇，蛇头是痛苦，蛇尾是快乐。人们往往总想去抓住蛇尾，可是在去抓蛇尾的时候，蛇头反过来会咬你。”
结论：情感是对称的。
四、对称非对
1．手性非对
偏手性是由法国著名微生物学家路易&；#8226；巴斯德发现的，他注意到一些分子具有使光偏向不同方向的两种结构形式。尽管这些分子的化学成分相同，但是在结构上它们是彼此的镜像——我们无法用这样一个分子填充被另一个分子占据的空间，就像我们的右手永远无法插进左手手套里一样。
“左撇子”分子在偏振面上向左旋转，而“右撇子”分子则向右旋转。自然界中的糖分子绝大多数是“左旋的”，而大部分氨基酸是“右旋的”。此外，我们的身体也适应了食物的“偏向性”，它根本就不会接受一块“左右颠倒了的”面包。
分子神秘的“偏向性”也表明生活中更多的是不对称，而不是对称。人类的偏手性以一种方式说明了我们的左右两侧身体并不是彼此真正的镜像，在我们完全对称的外表下隐藏着惊人的不对称。例如，我们的心脏和脾脏几乎总是位于体内中间偏左的位置，而我们的肝脏和胰腺则处在身体的右侧。人类的大脑功能同样是不对称，大多数人的语言中心都位于大脑的左侧。
自然中的对称也以多种多样的方式被打破：如豹、狗、猫身上的斑点与花纹并不严格对称，比目鱼的两个眼睛长在一边。除了这种形体的位置不对称外，还有一种有趣的时间上的不对称，如大多数鸟飞行时都是同时拍打双翅的，但奇怪的是，燕子和蝙蝠却是交替着拍打双翅。蝴蝶翅膀的图纹与颜色是对称的，但在中、南美洲，有不少蝴蝶翅膀的图纹与颜色是左右不对称的，这并不影响它们的飞行，这是装饰性的不对称。
如何解释这些不对称现象是生物学家面临的一大难题。对称一目了然，不对称则微妙得多。例如，大多数的人习惯于用右手，而使用左手的人仅占世界人口的11％。为什么很多人习惯用右手，而左撇子似乎并没有生存上的缺陷？左手与右手的使用概率却极不相同，为何比例如此悬殊？
一种理论认为，在人类进化过程中，惯用右手的人在战场上的死亡率较低，因为他们用右手拿武器与敌人搏斗，左手拿盾牌保护位于身体左侧的心脏。但麻烦的是，另一种理论与上述理论完全相反。它认为，左撇子在战场上更有优势，在一个被惯用右手的人主宰的世界上，占绝对少数的左撇子往往会取胜，因为他们在战场上总能进行出人意料的抵抗。至少有一些支持这一论点的数据，左撇子在体育赛事中取得了与其人数不相称的巨大胜利。
自然界的20种氨基酸中，有19种都存在两种构型，即左旋型和右旋型。在非生物反应产生氨基酸的实验中，左旋和右旋两种类型出现的几率是均等的，但在生命体中，19种氨基酸惊人一致地全部呈现左旋型（除了极少数低级病毒含有右旋型氨基酸）。无疑，生命对左旋型有着强烈的偏爱。
有人提出，生命起源时，氨基酸呈左旋型其实是随机的，它不过是顺应了地球围绕太阳转的磁场方向。但多数科学家却认为，左旋型和右旋型的不对称意味着这两种能量存在着高低。通常认为，左旋型能量较低，也较稳定，稳定则容易形成生命。
更令人费解的是，虽然构成生命体的蛋白质氨基酸分子都是左旋型的，但组成核酸的核糖和脱氧核糖分子却都是右旋型的——尽管天然的糖中左旋和右旋的几率几乎相同。
如果说偏手性为何存在的问题尚未解决的话，那么它是如何形成的问题同样没有解决。胚胎最初形成时完全是对称的，为了最终发育成不对称的特征，它还必须能识别自己，即如何将原子安排到合适的左右位置。
看来，上帝对左右真的是有所偏爱的，如果事事处处都要达到绝对的平衡对称，“万物之灵”的生命就不会产生了。
结论：分子结构存在同分异构体，形成手性差异，而自然对手性的选择是不对称的。
2．宇称非对
宇称就是指一个基本粒子与它的“镜像”粒子完全对称，人在照镜子时，镜中的影像和真实的自己总是具有完全相同的性质——包括容貌、装扮、表情和动作。同样，一个基本粒子与它的“镜像”粒子的所有性质也完全相同，它们的运动规律也完全一致，这就是“宇称守恒”。
假如一个粒子顺时针旋转，它的镜像粒子从镜中看起来就是逆时针旋转，但是这个旋转的所有定律都是相同的，因此，镜内镜外的粒子是宇称守恒的。按照诺特定理，与空间反射不变性对应的就是宇称守恒。
在某种意义上，我们可以把同一种粒子下的个体粒子理解成彼此互为镜像的。假设一个电子顺时针方向自旋，另一个电子逆时针方向自旋，一个电子就可以把另一个电子当成镜像中的自己，就像人通过镜子看自己一样。由此推断，根据宇称守恒理论，所有电子自身环境和镜像环境中都应该遵循同样的物理定律，其他粒子的情况也是如此。
很早就有人提出了牛顿定律具有镜像对称性。不过，以前科学家们提出的那些具有镜像对称的物理定律大多是宏观的，而宇称守恒则是针对组成宇宙间所有物质的最基本的粒子。如果物质最基本层面的对称能够成立，那么对称就成为宇宙物质的根本属性。
现代物理将物质间的相互作用力分为四种：引力、电磁力、强力和弱力。在强力、电磁力和引力作用的环境中，宇称守恒理论都得到了很好的验证：粒子在这三种环境下表现出了绝对的、无条件的对称。
在普通人眼中，对称是完美世界的保证；在物理学家眼中，宇称守恒如此合乎科学理想。于是，弱力环境中的宇称守恒虽然未经验证，也理所当然地被认为遵循宇称守恒规律。
20世纪50年代初，科学家们从宇宙射线里观察到两种新的介子：θ和τ。这两种介子的自旋、质量、寿命电荷等完全相同，很多人都认为它们是同一种粒子。但是，它们却具有不同的衰变模式，θ衰变时会产生两个π介子，τ则衰变成三个π介子，这说明它们遵循着不同的运动规律。
假使τ和θ是不同的粒子，它们怎么会具有一模一样的质量和寿命呢？而如果承认它们是同一种粒子，又怎么会具有完全不一样的运动规律呢？
为了解决这一问题，物理学界曾提出过各种不同的想法，但都没有成功。物理学家们都小心翼翼地绕开了“宇称不守恒”这个可能。当时的物理学家们不能想象：一个电子和另一个电子的运动规律不一样吗？或者一个介子和另一个介子的运动规律不一样吗？
1956年，李政道和杨振宁两位物理学家在深入细致地研究了各种因素之后，大胆地断言：θ和τ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！即“θ…τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。
类比说明：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；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。
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？
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，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。
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，物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”，吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变，她在极低温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，证实了弱相互作用中的宇称不守恒。
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。不过，究竟粒子为什么在弱相互作用下会出现宇称不守恒呢？根本原因至今仍然是个谜。
结论：宇称不守恒说明弱相互作用的镜像不对称。
3．粒子非对
根据大爆炸宇宙创生理论，基本粒子是从能量中成对地产生的，每产生一个正粒子就会产生一个反粒子。目前，科学家在实验室中制造粒子时也是这样，正、反粒子总是成对产生。
同时我们知道，正、反粒子相遇时会双双湮灭成光子并释放能量，这是大爆炸的逆过程。既然这样，宇宙中就永远不会有物质生成，但实际上宇宙中却有恒星、行星等大量物质。
为此，一些科学家曾设想，因为某种还不知道的原因，正、反粒子生成后就彼此分开了，它们天各一方，各自形成各自的物质，这就是正、反物质各半的对称宇宙论。
但是，迄今既没有获得正、反粒子分离的机制，也没有观测到由反物质组成的行星、恒星和星系。而另一方面却诞生了物质对称破缺的理论，认为在大爆炸的超高温度下，正粒子比反粒子的产生几率大10亿分之一。正是这多出的10亿分之一的正粒子，构成了宇宙中的物质，到此，对称宇宙论已基本失宠了。
结论：能量可以产生粒子和反粒子，但产生的数量不对称。
4．时间非对
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出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，时间是没有方向的。
物理学上，将来和过去都是对称的，牛顿定律、哈密顿方程、马克斯韦方程、爱因斯坦广义相对论、狄拉克方程、薛定谔方程等著名的公式，都反映时间是对称的。
1998年，物理学家们首次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。
结论：粒子世界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。
5．情感非对
人的痛苦和快乐是对称的，即有多少快乐就有多少痛苦，但是人对快乐和痛苦的感受是不对称的。我们常