二九文学

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第12章 基本粒子和自然的力2（第4页）

1956年，两位美国物理学家李政道和杨振宁提出弱作用实际上不服从P对称。

换言之，弱力使得宇宙和宇宙的镜像以不同的方式发展。

同一年，他们的一位同事吴健雄证明了他们的预言是正确的。

她把放射性原子的核排列在磁场中，使它们的自旋方向一致。

实验表明，在一个方向比另一方向发射出得更多电子。

次年，李和杨为此获得诺贝尔奖。

人们还发现弱作用不服从C对称，即是说，它使得由反粒子构成的宇宙以和我们的宇宙不同的方式行为。

尽管如此，弱力似乎确实服从CP联合对称。

也就是说，如果每个粒子都用其反粒子来取代，则由此构成的宇宙的镜像和原来的宇宙以同样的方式发展！

然而，1964年，还是两个美国人——J·W·克罗宁和瓦尔·费兹——发现，在某种称为K介子的衰变中，甚至连CP对称也不服从。

1980年，克罗宁和费兹最终由于他们的研究而获得诺贝尔奖。

（很多奖是因为显示宇宙不像我们曾经想像的那么简单而授予的！

）有一个数学定理说，任何服从量子力学和相对论的理论必须服从CPT联合对称。

换言之，如果同时用反粒子来置换粒子，取镜像还有时间反演，则宇宙的行为必须是一样的。

但是，克罗宁和费兹指出，如果仅仅用反粒子来取代粒子，并且采用镜像，但不反演时间方向，则宇宙的行为不相同。

所以，如果人们反演时间方向，物理学定律必须改变——它们不服从T对称。

早期宇宙肯定是不服从T对称的：随着时间前进，宇宙膨胀——如果它往后倒退，则宇宙收缩。

而且，由于存在着不服从T对称的力，因此当宇宙膨胀时，相对于将电子变成反夸克，这些力将更多的反电子变成夸克。

然后，随着宇宙膨胀并冷却下来，反夸克就和夸克湮灭，但由于已有的夸克比反夸克多，少量过剩的夸克就留下来。

正是它们构成我们今天看到的物质，由这些物质构成了我们自身。

这样，我们自身之存在可认为是大统一理论的证实，哪怕仅仅是定性的而已；但此预言的不确定性到了这种程度，以至于我们不能知道在湮灭之后余下的夸克数目，甚至不知是夸克还是反夸克余下。

（然而，如果是反夸克多余留下，我们可以简单地把反夸克称为夸克，夸克称为反夸克。

）大统一理论不包括引力。

在我们处理基本粒子或原子问题时这关系不大，因为引力是如此之弱，通常可以忽略它的效应。

然而，它的作用既是长程的，又总是吸引的事实，表明它的所有效应是叠加的。

所以，对于足够大量的物质粒子，引力会比其他所有的力都更重要。

这就是为什么正是引力决定了宇宙的演化的缘故。

甚至对于恒星大小的物体，引力的吸引会超过所有其他的力，并使恒星坍缩。

我在70年代的工作集中于研究黑洞。

黑洞就是由这种恒星的坍缩和围绕它们的强大的引力场产生的。

正是黑洞研究给出了量子力学和广义相对论如何相互影响的第一个暗示——亦即尚未成功的量子引力论形态的一瞥。