54、宇稱是什麽?

    假定我們把每一個亞原子粒子都掛上標簽：要嘛是a，要嘛是b，二者必居其一。現在再進一步假定，一個a粒子隻要分裂成兩個粒子，這兩個粒於要不是統統屬於a類，就必定統統屬於b類。這時我們可以寫出a＝a＋a或a＝b＋b。一個b粒子如果分裂成兩個粒子，這兩個粒子當中總是有一個屬於a類，另一個則屬於b類，所以我們可以寫出b＝a十b。


    你還會發現另一種情形：如果兩個粒子互相碰撞而分裂成三個粒子，這時你就可能發現a＋a＝a＋b＋b或a＋b＝b＋b＋b。


    但是，有些情形卻是觀察不到的。例如，你不會發現a＋b＝a＋a或a＋b＋a＝b＋a＋b。


    這一切是什麽意思呢？好吧，讓我們把a看作2，4，6這類偶數當中的一個，而把b看作3，5，7這類奇數。兩個偶數相加總是等於偶數（6＝2＋4），所以a＝a＋a。兩個奇數相加也總是等於偶數（8＝3＋5），所以a＝b＋b。但是，一個奇數和一個偶數之和卻總是等於奇數（7＝3＋4），所以b＝a＋b。


    換句話說，有些亞原子粒子可以稱為“奇粒子”，另一些亞原子粒子可以稱為“偶粒子”，因為它們所能結合成的粒子或分裂成的粒子正好與奇數和偶數相加時的情況相同。


    當兩個整數都是偶數或者都是奇數時，數學家就說這兩個整數具有“相同的奇偶性（宇稱）”；如果一個是奇數，一個是偶數，它們就具有“不同的奇偶性（宇稱）”。這樣一來，當有些亞原子粒子的行為象是奇數，有些象是偶數，並且奇數和偶數的相加法則永遠不被破壞時，那就是過去所說的“宇稱守恒”了。


    1927年，物理學家魏格納指出，亞原子粒子的宇稱是守恒的，因為這些粒子可以看作是具有“左右對稱性”。真有這種對稱性的東西與它們在鏡子裏所成的像（鏡像）完全相同。數字0和8以及字母h和x都具有這樣的對稱性。如果你把8，0，h和x轉一下，讓它們的右邊變成左邊，左邊變成右邊，那麽，你仍舊會得到8，0，h和x。字母b和p就沒有這種左右對稱性。要是你把它們轉個180°，b就會變成d，p就變成q——成為完全不同的字母了。


    1956年，物理學家李政道和楊振寧指出，在某些類型的亞原子事件中宇稱應該不守恒，並且實驗很快就證明他們的說法是對的。這就是說，有些亞原子粒子的行為好象它們在某些條件下是不對稱似的。


    由於這個原因，人們研究出了一個更普遍的守恒律。在一個特定粒子不對稱的地方，它的反粒子（即具有相反的電荷或磁場）也是不對稱的，但兩者的模樣相反。因此，如果粒子的形狀象p，它的反粒子的形狀就象q。


    如果把電荷（c）和宇稱（p）放在一起，就能建立一條簡單的法則，來說明哪些亞原子事件能夠發生，哪些亞原子事件不能夠發生。這個法則稱為“cp守恒”。


    後來，人們又明白了，為了使這個法則真正保險，還必須考慮到時間（t）的方向；因為一個亞原子事件看起來既可以是在時間中向前推進，也可以是在時間中向後倒退。添上時間以後的法則稱為“cpt守恒”。


    近來，就連cpt守恒也成問題了，不過到底怎麽樣，目前還沒有得出最後的結論。


    譯注：到目前為止，所有的實驗仍證明cpt是守恒的。