然而说来难以置信,在物理学上,这种对称性并不是始终成立的。
比如在对称性方面,弱相互作用力就非常特殊。弱相互作用力不服从镜象反演对称性(宇称),不服从电荷共轭对称性,不服从电荷共轭和宇称同时对称性,不服从时间反演对称性。同时,弱相互作用下同位旋、奇异数、粲数、底数等量子数不守恒(会造成夸克“味”的改变)。
引力表面看来是服从对称性的,但引力有许多说不清楚的地方。目前的理论中,对于引力的对称性比较难给予定义,虽然广义相对论中引力就是时空对称性的结果。
随便举一个最容易理解例子。众所周知自然界从在四种最基本的作用力,在其中的强相互作用力、弱相互作用力和电磁力中,吸引和排斥都是对称的。但这种对称在引力中并不存在,引力只有吸引,而不存在排斥。很显然在这部分中,引力先天就是不对称的。
千万不要以为这不重要,正是因为引力在这个方面对称性残破,所以虽然它是四大相互作用力中最微弱的,却能够持续叠加而不像其它三种力那样吸引和排斥会相互抵消。这就使得在宏观层面上,引力的作用会是决定性的——这正是使得我们能够安全地站在地球上的根本原因。
曾经人们认为物理定律有三种对称性,分别是电荷(c)、宇称。但在1956年,杨振宁和李政道提出了弱相互作用力下宇称不守恒,第一次将不对称这种古怪的概念赋予了物理学界。后来,人们又发现了电荷对称性同样是残缺的。更重要的是,电荷共轭和宇称的同时对称性(等价于时间反演变换)同样会被破坏。由于c联合对称是被证明了的,而电荷共轭和宇称的同时对称性不成立,那么很自然的推论就是时间反演对称(t)也不成立!
如此一来,我们所知的,看起来是那么理所当然的对称性已经被现实抽得分不清东西南北了。
现有的线索似乎表明,量子引力论(比如弦论)很可能连洛伦兹不变性都不遵守,这使得我们不得不思考一个哲学问题,就是自然界是否生来排斥着细节的对称。
不用为这种困惑而感到不自在。因为事实上,地球上最出色的那些头脑也同样对此感到不自在。泡利就曾经对宇称不守恒理论说过这样的话:“我无法相信上帝居然是个左撇子”。
遗憾的是现在看来,上帝他老人家不但是个左撇子,还是个习惯性抽风的左撇子。(话说穹乃也是左撇子啊……)
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