杨振宁凭什么获诺贝尔奖,只因发现“镜子中的你和现实不同”
说到物理学家杨振宁,很多人会想到82岁的他和28岁妻子相差54岁的“老少恋”,当初两人的故事饱受争议,却还是毅然选择牵手走下去,这也让更多人知道了这位科学家的鼎鼎大名。
众所周知,杨振宁是诺贝尔物理学奖的获得者,他之所以能够获此殊荣却鲜为人知,原因竟是他发现“镜子中的你和现实不同”。
(资料图片仅供参考)
镜子里的世界
镜子有着久远的历史,早在公元前3000年时,它已经出现在了埃及。后来镜子一直被沿用,也传入了中国,使用也很普遍。
从出土的文物不难发现,古代的铜镜不仅是照面饰容的工具,也见证着历史的发展,从普普通通到追求做工,再到作为贡品向朝廷进贡,再到玻璃镜的大量使用,镜子浓缩着文化。
以铜为镜,可以正衣冠。
镜子是我们生活中必不可少的东西,它可以让我们看见自己外形上不足的地方,让我们清晰知道自己的模样。
我们每天都会看镜子,也会发现镜子中的人和我们是相反的,当我们拿起左手的时候,镜子里的人举起了右手;当我们把头转向右边,镜子里的人却看向了左边,可是当我们抬头的时候,镜子的人也是向上抬头,当我们低头时,他也和我们同步。
这样的现象不免让人觉得奇怪,为什么镜子里的人只是左手相反,而不是上下也颠倒?
“宇称不守恒”
这个困扰人们多年的难题被解锁,也因此成就了杨振宁和李政道的诺贝尔奖。
1945年,杨振宁获得奖学金得以奔赴美国芝加哥大学留学,在这里他获得了哲学博士的学位。毕业工作的杨振宁遇到了志同道合的伙伴李政道,两人对科学有着饱满的热情和极大的兴趣。
1956年,杨振宁和李政道二人合作发表一篇论文,也正是这篇论文推翻了1926年提出的“宇称守恒基本粒子和它们的镜像的表现是完全相同的”这一说法,即宇称守恒。
两个年轻人虽然学识渊博,但是他们的理论还是让不少科学家质疑。
次年,杨、李二人共同提出宇称不守恒理论,并因此获得诺贝尔奖。守恒的定律往往是恒定不变的,他们对于物理学的意义极其重要,而宇称守恒却被杨、李二人推翻。宇称是什么意思?它是否守恒有什么意义呢?为何这个发现能够获得如此高的荣誉?
宇称指的是物理学的一种对称,它区别于我们生活中的对称关系,具有更深层次的意义,物理学中的宇称可以理解为一个定律在属性变换后仍然保持不变。
杨振宁和李政道最初在研究K介子,在实验的过程中,他们发现了θ粒子和τ粒子,正是这两个粒子让他们有机会对宇称守恒提出质疑。
在一般情况下,两个粒子的运动规律是完全一致的,然而在弱相互作用的环境之下,这个运动规律就发生了变化,存在一定的差异,并不完全相同。
杨振宁和李政道提出“宇称在强相互作用与电磁相互作用中守恒,但在弱相互作用中也许不守恒”,同时他们发现在此之前并没有任何的实验,验证过弱相互作用中宇称守恒的问题。
物理学家吴健雄1956年做了一项实验,用数据证明了弱相互作用中宇称确实不守恒,从而佐证了杨振宁和李政道的发现具有重要的意义。
从发表论文到获得诺贝尔奖,仅有一年的时间,获奖速度这么快一直以来也是很少见的,这其中也少不了吴健雄的功劳。
如果将两个粒子比作是在照镜子,镜子里面和外面是有差异的。
他们的发现并不是为了证明镜子里的世界,而是在研究物理问题的时候,此问题也有了答案,同时也让更多的人能够清晰地感觉到物理就在身边,科研的世界与我们的生活密切相关。
眼见不一定为实
镜子之所以成像,是因为光线经过镜面的反正形成的,反射的光线再经过视网膜有了画面,再通过视觉神经呈现最终的结果。
事实证明,眼见不一定为实,这句话也有它的道理。我们所看见的东西,需要先经过眼睛收集信息,视觉神经将其传入视觉中枢进行处理,方能呈现出图像。
大脑在处理的过程中,会有意无意地忽略掉一些东西,这就造成了我们记忆的盲点。而宇称不守恒定律得提出,就解释了镜子中的现象。
这个世界不存在绝对的对称和镜像,镜子中的你和现实中的你就是不同的。通过用镜子解释这一科学理论,人们可以更容易接受和理解。
世界就是不对称、不规律的东西组成的,这些各种各样的漏洞才让我们的世界变得精彩纷呈,充满乐趣。
这些不完美的东西,让科学研究充满生机和意义。人类进化过程中,也有不同的基因,也许正是那1%的差异,才让生命在宏观的世界中相似,在微观的世界中又各有不同。
总结
宇称不守恒听起来与我们的生活距离很远,像是遥不可及的科学名词,但它又似乎就在我们身边。科学的世界就是探索真理的天地,也是摸索未知的领域,新的理论会推翻旧的理论,真理是真是存在的。
科学知识丰富了我们的认知,如今仍然还有很多未知领域没有得到答案,科学追求永无止境。
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