闲聊宇宙（92）——宇称不守恒原理

侯工 文

有人对正反与对称分不清。

什么是正反？同一个事物的正面与反面叫正反，如手掌的掌心与手背是正反，又如一个电子的正面是北磁极，反面是南磁极。所以不存在互相独立的碰在一起就湮灭放出光子的正电子与反电子，只有互相吸引的正电荷与反电荷。更不存在正物质与反物质，所以不用担心某一天你会遇上反物质而爆炸身亡。然而，这不是违反了辩证法了吗？当然不是。反物质还是存在的，存在于反宇宙。反宇宙在哪里？它就在我们宇宙的反面，并且是同时存在的，但是你能到那里去吗？

什么是对称？一个事物与另一个反相对应的事物叫对称，如左手与右手，又如景物与镜像。

什么是宇称守恒？如果镜像与景物是对称的，叫宇称守恒。

什么是宇称不守恒？如果镜像与景物是不对称的，叫宇称不守恒。

人们通过大量的观测，发现在强力、万有引力、电磁力作用范围内，宇称是守恒的。宇称就是一种空间的对称性。其外延意义是：在物理学中，这种“对称性”就是指物理规律在某种条件变化下的不变性。例如，你将一张纸在封闭的容器里燃烧，燃烧前和燃烧后其质量没有改变。燃烧是化学反应，改变的是化学健的结构，属于电磁力的范畴，说明在这个范畴里，宇称是守恒的。这实际上就是物质不灭定律，也就是质量守恒。在强力范畴里，将轻核经聚合成反应成为重核，其反应前后的总质量不变。在万有引力范畴里，物质的质量不会因引力不同而改变。而且，这样的实验无论是今天做还是明天做，无论是现在做，还是明年以后做，无论是在广州做还是到纽约做，只要实验条件没有改变，所得的实验结果都是一样的。显然，在强力、万有引力、电磁力作用范围内，质量是对称的。也就是说，反应前的质量与反应后的质量是相等的。反应前的质量相当于景物，反应后的质量相当于镜像，两者是对称的。这就是宇称守恒定律的原始机理。

长期以来，人们对宇称守恒定律深信不疑，但是，1956年，李政道和杨振宁却发现了宇称不守恒定律，并且由吴健雄用实验证实。他们的理论和实验证明：γ和θ是完全相同的同一种粒子(即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：如果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！也就是说，“θ-γ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。于是，他们发现了宇称不守恒定律。可是，这么多年以来，他们只是知其然，却不知其所以然。

换言之，宇称不守恒定律的原理是什么？

现在，鄙人就将其所以然揭晓如下：

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。【百度百科】

为什么会这样？吴健雄没有解释，李政道和杨振宁也没有解释。倒是《百度百科》作了个莫明其妙的解释：“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它们显示出各自的特性。如同图案一样，只有对称没有它的破坏，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。”以后遇到不知其所以然的时候，《百度百科》都是有办法的：只要请出大自然这样的“建筑师”就可以了！

我在《宇宙结构》一文中，揭示了宇宙运行的秘密：宇宙是一团总物质，主要分为原物质的球面和依附于球面的自然物质。球面沿着径向来回循环运动，导致球面膨胀和收缩。我们宇宙正处于膨胀过程，于是，在宇宙球面上形成一种扩张的力，这种力在宏观上是导致天体互相远离的力，叫膨胀力。这种膨胀力如果作用在恒星上，就会形成恒星内部物质向外喷发，如太阳的日冕，如果作用在行星上，就会形成火山爆发，如果作用在微观粒子上就会导致物质粒子衰变，这种衰变力，叫弱力。

物质粒子衰变的目的是为了释出最小粒子以补充球面的增幅。物质分解的过程是这样的：起初由一个巨大的天体一边旋转一边沿着径向以总速度为光速运动（旋转是速度补偿的需要，因为只有最小粒子的速度才能达到宇宙原速（光速），而物质必须旋转才能形成若干自然速度的环节，使各个环节的自然速度叠加之和等于光速）。随着球面的扩大，这个天体就逐步地分裂成若干个天体，每个天体逐步地旋转分裂成为星系（如银河系等），星系由若干恒星组成。恒星逐步地旋转分裂出若干行星，行星逐步地分裂出卫星……

这种分裂在微观粒子里就表现为衰变。在弱力作用下：

    一、从原子核分裂形成带正电荷的阿尔法射线。这种现象叫阿尔法衰变。这种射线逐步地分裂成质子，质子再分裂成电子。

二、从原子里逃逸出来的速度接近光速的电子流叫贝塔射线（带负电荷），这种衰变叫贝塔衰变。

三、由电子分裂成没有电荷的中微子（包括希格斯粒子）。

四、由中微子分裂成没有质量的最小粒子。

在吴健雄的实验中，钴60是放射性元素，在两个实验的温度条件相同，而放射出来的电子数不同，方向也不能互相对称。这是为什么呢？原因就在于有的电子已经分解成为中微子，导致粒子的数量改变了。最关键的是：有的电子已经分解成为最小粒子了，质量也不守恒了。如果这些粒子照镜子，有的粒子在镜像里不见了(化为没有质量、电磁性的人类无法捕捉的最小粒子），这就是宇称不守恒定律的原始机理。