杨振宁凭什么获得诺贝尔奖?只因发现“镜子中的你和现实不一样”


杨振宁凭什么获得诺贝尔奖?只因发现“镜子中的你和现实不一样”


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杨振宁凭什么获得诺贝尔奖?只因发现“镜子中的你和现实不一样”


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杨振宁凭什么获得诺贝尔奖?只因发现“镜子中的你和现实不一样”


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杨振宁 , 生于安徽合肥 , 毕业于国立西南联大 。 1945年 , 杨振宁获得庚子赔款奖学金 , 赴美国芝加哥大学留学 。
1949年 , 杨振宁进入普林斯顿高等研究院从事博士后研究 。 从此开始与李政道合作进行学术研究 。

1957年 , 两位名不见经传的年轻人石破惊天获得诺贝尔物理学奖 , 震惊了整个物理学界 。 当年 , 杨振宁只有35岁 , 李政道31岁 。

杨振宁、李政道获奖的原因是: “他们对所谓宇称不守恒定律的敏锐研究 , 该定律导致了有关基本粒子的许多重大发现 。 ”

那么 , 这所谓的 “宇称不守恒定律” 到底是什么呢?为什么它能一举赢得物理学的最高荣誉?

要理解这个定理的含义 , 我们不妨从日常生活中最常见的镜子开始 。 镜子是具有光滑表面和反射光能力的物体 。 它主要被人们用来整理仪表仪容 。 在很多人的印象中 , 镜子里的自我和现实中的自我完全一样 。 无论是处于静止状态还是处于活动状态 , 两者的特性都是完全相同的 。

镜子的这个性质在物理学中称为 “宇称” 。
宇称是空间的一种左右对称 。 我们可以将宇称视为照镜子的粒子 , 粒子的图像将在镜子中呈现 。

宇称的这种 “对称性” 是指物理规律在一定变化下的不变性 。 比如说一个物理学家在实验室里做一个实验 , 不管是今天做还是明天做 , 还是100年后做 , 只要实验条件不变 , 那么他的实验结果应该是一样的 。 同样 , 对于同一实验 , 无论实验地点放在哪里 , 都不应影响实验结果 。

宇称守恒是指在任何情况下 , 任何粒子的镜像与粒子除了自旋方向外 , 具有完全相同的性质 。
1926年 , 物理学家提出宇称守恒定律 , 并进一步将对称性与守恒定律的关系从经典力学扩展到微观世界 。 此后 , 宇称守恒定律在功率、电磁力和万有引力中得到了证明 。

宇称守恒定律的内容可以概括为: 微观粒子系统在某一变化过程之前的总宇称必须等于变化过程之后的总宇称 。 它的物理意义是粒子系统和它的 “镜像粒子” 系统都遵循相同的运动和变化规律 。

让我们回到镜子前 。 当一个人照镜子时 , 当他举起左手时 , 他举起右手对着镜子 。 也就是说 , 镜中的世界是相反的 , 这已经成为共识 。
但是你有没有想过为什么镜子里的世界是相反的 , 特别是考虑到它只是从左到右相反 , 而不是上下相反 。
1956年 , 杨振宁与李政道揭开物理学中的镜子谜题 。

那一年 , 物理学家发现 θ 和 τ 两个介子的自旋、质量、寿命和电荷是完全相同的 , 所以大多数人认为它们是同一种粒子 。 然而 , 在他们的实验中 , 他们观察到在 θ 介子衰变时产生了两个π介子 , 在 τ 介子衰变时产生了三个介子 , 这又表明它们是两个不同的粒子 。

许多物理学家对此现象束手无策 。 然而 , 杨振宁和李政道经过仔细研究和分析 , 大胆断言 τ 和 θ 实际上是完全相同的一类粒子 , 但在弱相互作用的环境下 , 它们的运动规律并不完全相同 。
换句话说 , 如果你让完全相同的 τ 和 θ 在镜子里互相看 , 那么它们的衰变方法在镜子里和镜子外是不同的 。
为此 , 杨振宁和李政道提出了 “宇称不守恒定律”: 在弱相互作用中 , 互为镜像的物质的运动是不对称的 。

恰巧 , 在这个时候 , 华裔实验物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒定律” 。 正是因为如此 , 杨振宁和李政道才能在如此短暂的时间内获得诺贝尔物理学奖(理论提出的第二年) 。
【杨振宁凭什么获得诺贝尔奖?只因发现“镜子中的你和现实不一样”】一般来说 , 一个新的物理理论要想获得诺贝尔奖 , 必须通过实验来验证 。
恰巧此时 , 中国实验物理学家吴健雄用巧妙的实验验证了 “宇称不守恒定律” 。 也正因为如此 , 杨振宁和李政道才得以在如此短的时间内获得诺贝尔物理学奖(理论提出的第二年) 。

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