第563章 空间镜像对称！宇称不守恒！华夏的绝世天骄们！

当李奇维提出“宇宙来源于不对称”时，所有人都觉得不可思议。

这个世界上确实有很多不对称的现象。

比如人的外形虽然对称，但内脏是不对称的，人只有一个心脏，还存在于左半部分身体。

星球也不是标准的圆球，而是有一点“椭圆形”。

但是在物理学领域，对称的概念，不仅仅只是“对折”那么简单。

物理学家们在乎的是更本质更底层的对称。

时间对称、空间对称等。

对称是框架，不对称是细节！

只要框架对了，细节怎么样都无所谓。

所以，虽然诺特的论文在物理大佬们看来，没啥值得讨论的，但是它的正确性是毋庸置疑的。

而且诺特还把守恒跟对称联系在一起，也算是开拓创新了。

但也仅仅如此了。

可是，如果你非要震惊学界，震惊大佬，该怎么做呢？

物以稀为贵，这句话放在物理研究领域同样适用。

对称、守恒，物理学家觉得是理所应当的，自然界就是这样的。

但若是你提出“不对称、不守恒”，那绝对能惊爆眼球！

当所有人高呼宇宙对称的时候，李奇维突然说“不对称”。

造成的轰动可想而知！

此刻，会场沸腾了！

所有人震撼不已，激烈地讨论着。

“我觉得布鲁斯教授的这个猜想太大胆了！”

“如果没有对称性，世界早就乱套了。”

“相比第二种猜想，我还是觉得第一种猜想更合理。”

“.”

普朗克、爱因斯坦等大佬们，也在兴奋地交流着。

不过，他们倒是没有第一时间反对，而是保持着谨慎的态度。

毕竟量子力学发展到现在，已经颠覆了太多所谓的常识和直觉了。

这个世界的本质到底是什么，没人敢拍着胸脯保证。

“也许宇宙在某个东西上就是不对称的。”

李奇维看着众人各种各样的表情，心中感慨。

由诺特定理发展而出的，有一个大名鼎鼎的概念：宇称不守恒！

在后世，很多人都听过这个名词，但是100人里面恐怕都没有一个人能清楚知道它到底是什么。

因为绝大多数关于它的科普内容都是错的。

提到宇称不守恒，就不得不提华夏的两大绝世天骄：杨振宁和李政道。

真实历史上，诺特在发表诺特定理，提出守恒量和对称性的关系后，在物理学界的影响不是很大。

因为当时连量子力学都没有发展起来呢，物理学家们找不到该定律的作用。

但是，依然有一小部分物理学家愿意研究这个小众的领域。

维格纳就是其中之一。

在见识到妹婿狄拉克的绝世天资后，维格纳意识到，量子力学的主流内容已经被那些变态们给霸占完了。

普通物理学家只能蹲在下面可怜兮兮地喝汤。

因此，他决定另辟蹊径。

诺特定理已经证明，守恒必然来源于对称。

而且诺特还给出了三个例子。

时间平移对称→能量守恒；

空间平移对称→动量守恒；

空间旋转对称→角动量守恒。

所以，维格纳就想，如果自己能发现一个全新的对称，那岂不是就能提出一个全新的守恒定律？

这绝对是能震惊物理学界的成果！

说干就干！

他还要震惊冯·诺依曼呢！

但是，对称这玩意可不是那么好发现的。

诺特定理中，已经把时间、空间都涉及了，还有什么其它对称吗？

维格纳确实有物理天赋，而且他的运气还很好。

有一天，他在照镜子的时候，看到自己的帅脸，突发奇想：

“咦，镜子中的我和镜子外的我，不也是一种对称吗？”

“镜像对称！”

哗！

犹如醍醐灌顶一般，维格纳激动地手舞足蹈。

他发现了一种新的空间对称！

不，应该说不是他发现，而是他想到了。

毕竟，镜像对称这玩意不是啥新东西，在化学分子领域太常见了。

即便如此，至少目前还没有人研究过这种对称性在物理学中的意义。

维格纳仿佛已经看见诺奖在招手，各个大学争相邀请他担任教授的美好未来了。

镜像对称怎么理解呢？

如果有一面镜子，一个物理过程发生在镜子外，那么镜子内的过程应该也是同样的结果。

比如你在镜子外抛出一个苹果，然后落地，那么镜子内的苹果同样会落地，而不是飞上天。

后世，很多科普号就是用类似以上的例子来解释“宇称不守恒”的。

听起来特别形象易懂。

比如你和镜子里的自己猜拳，你出拳，镜子里的你却出了布。

这就是所谓的宇称不守恒。

这时，你肯定会觉得：

“哇，好腻害！我竟然听懂了哎！”

可惜，这种比喻是错的！

其内涵也是错的！

维格纳是个严谨且有天赋的物理学家，他立刻就意识到，镜像对称只是一种形象的比喻而已。

因为镜子中的世界并不是真正的世界！

不管是时间平移，还是空间平移，又或者是空间旋转，这些过程都是发生在真实世界中的。

你第一天在三楼做实验，第二天还是在三楼做实验，两次都是在同一个世界。

但镜子内外却截然不同！

所以，维格纳必须想办法，把镜像对称这种形式转换成严格的【物理语言】。

即让这个对称过程，发生在真实世界中。

他仔细研究后发现，所谓的镜像对称可以这样理解：

“在一个物理系统里，其中所有向量的方向，都根据镜像对称的方式，翻转过来。”

“那么此时，整个物理系统就全部反过来了。”

“系统的所有过程左右相反，但其它方面保持不变。”

就好比人的左右手，就是镜像的。

又比如一个旋转的小球，顺时针旋转和逆时针旋转，也是一种镜像。

而且，它们都发生在真实的空间内，而不是镜子内。

至此，维格纳终于把这种新对称用物理语言梳理清楚了。

他定义为“空间镜像对称性”。

但紧接着，严谨的维格纳又发现了一个致命的问题。

空间镜像对称性不符合诺特定理的定义！

还记得诺特定理的原话吗？

【系统中，每个连续的对称性，都对应着一个守恒量。】

请注意“连续”这个词。

时间平移是连续的，空间平移是连续的，空间旋转也是连续的。

但是空间镜像不是连续的过程！

镜像对称是一边直接换到另一边，没有中间过程，是间断的。

所以，它是不符合诺特定理的描述和证明的。

维格纳顿时有点心灰意冷。

但已经走到这个地步了，他不想中途放弃。

于是，他干脆抱着试一试的心态。

“或许这种不连续的对称性，也能有对应的守恒量呢？”

“总归要试一试。”

那么，空间镜像对称到底对应什么量的守恒呢？

经过了深入的研究之后，维格纳提出：

“空间镜像对称对应【宇称守恒】！”

宇称这个词非常容易引起误解，翻译的不是很好。

在中文里，上下四方曰宇，古往今来曰宙，所以宇表示的就是空间。

那么宇称，顾名思义就是指空间对称。

但这个内涵显然不符合维格纳的本意。

宇称守恒，宇称应该是和能量、动量等类似的物理表征量。

但“空间对称”这个词显然跟能量不太搭嘎。

“空间对称”守恒，怎么听怎么别扭。

这时，如果看宇称的英文名字，就非常好理解了。

宇称守恒的英文原版名字是“parity conservation”。

其中conservation是守恒的意思，而parity被翻译成了宇称。

但是它的本意其实是“平等、相等”，在物理里被引申为“奇偶性”。

所以，宇称守恒其实就是奇偶守恒。

那么奇偶守恒又是什么意思呢？

这就要用到数学的概念了。

小学三年级我们就学过，函数有奇函数和偶函数的区别。

如果f（-x）=f（x），那么函数f（x）就是偶函数。

如果f（-x）=-f（x），那么函数f（x）就是奇函数。

在量子力学中，波函数也是一个数学函数。

虽然它不是常规意义上的奇函数或者偶函数，但是它有着类似的“奇偶性”。

可以通过奇和偶来定义波函数的种类。

前面说了，空间镜像对称是不连续的，所以它不符合诺特定理。

但是维格纳灵机一动，既然这种对称是间断的，那么或许它适用于量子力学呢。

毕竟量子力学就是专门研究不连续的理论。

所以，维格纳通过严格的数学证明后，大胆提出：

任何两个互为镜像对称的物理系统，它们里面包含的量子的波函数的奇偶性守恒。

即，如果系统a中波函数有偶性，那么通过空间镜像对称转换成系统b后，b中的量子的波函数同样是偶性。

这种守恒就是所谓的奇偶守恒，也就是宇称守恒。

宇称守恒概念一经提出，立刻轰动了物理学界，维格纳名声大噪。

物理学家们几乎不假思索地就接受了这个理论，甚至都没有经过实验验证。