神奇的超導現象,正是由于電子與振動晶格的相互作用使具有相反方向自旋和角動量的電子結成“超導態”而產生的,在這個意義上說,是電子“左撇子”和“右撇子”的合作成就了超導現象。
在眾多微觀粒子中,中微子是清一色的“左撇子”,總是左旋的。中微子果真沒有右旋的嗎?中微子之謎也一直困擾著理論物理學家。即使是最基本的物理學定律,也有不循規蹈矩的左撇子。
守恒律是物理學中最重要的定律,如物質守恒定律、能量守恒定律、電荷守恒定律、動量守恒定律等等,構筑了物理學的基本框架。
在物理學的守恒定律中有一條宇稱守恒定律,宇稱相當于手性,它的意思是指物理規律在空間反演(如鏡象)條件下完全不變。uccess001.cn成功網
舉個例子,一臺鐘放在鏡子前,它的指針沿順時針方向旋轉,鏡象中的鐘的指針則沿反時針方向旋轉,但兩個鐘的快慢是完全一致的。這就是說,物理規律是左右對稱的,即宇稱是守恒的。
作為物理學基石之一的宇稱守恒定律曾被認為是不可動搖的。然而上世紀五十年代,基本粒子相互作用的實驗卻對此提出嚴重挑戰。著名物理學家楊振寧和李政道破解了這一謎,指出在弱相互作用中宇稱不守恒。
這一結論震驚了物理學界,許多人表示不相信。大物理學家泡利甚至放言:“我不相信上帝是一個軟弱的左撇子。我已經準備好下一筆大賭注,我敢打賭實驗將獲得對稱的結論!
泡利先生如果下注,他必輸無疑,因為另一位著名物理學家吳健雄不久即以無可爭辯的實驗結果證明弱相互作用中宇稱不守恒的結論。
宇稱不守恒發現后,人們證明一條CPT反演聯合守恒的定律。這里T表示時間變換,即過去與未來互變;P表示宇稱,即手性變換,即左變成右,右變成左;C指電荷,即粒子與反粒子的互變。CPT對稱,就是說三種變換同時進行,所有物理定律又都是對稱的了。
后來這一定律也遭到困難,因為發現在某些基本粒子的衰變過程中時間不守恒!迄今,對這些現象尚無滿意的解釋,而物理學正是在不斷破解這些反常之謎的過程中發展起來。
我們已經知道存在反物質。一個電子和一個反電子的區別在于,雖然它們電荷的數值相同,但符號相反,自旋和角動量的方向也相反。其它基本粒子也是一樣,并由這些反粒子組成反物質。
如果把我們現實物質世界當作右撇子世界的話,那就存在一個與之鏡象對稱的左撇子物質世界。物質與反物質直接作用將導致湮滅,物質將消失而變成能量。
反物質可不可能在“宇宙”的量級上與物質世界對稱?如果真是這樣,宇宙在真空中產生,一半是我們的宇宙,另一半是反物質的宇宙,二者構成一個統一的宇宙。
這兩大部分之間仍存在多種相互作用。一種可能是它們產生以后就分別獨立發展,另一種正好相反,它們永遠同步的對偶的發展。為什么會出現后一種可能呢?因為整個宇宙系統在產生之初和后來都保持著一種守恒性,如動量守恒。
我們在此時此刻此世界的每一動作都在遙遠的鏡象世界中產生一個影子,那真是一種奇妙的景象。
當然,現在這還只能是科學幻想。然而,出現在幾千年前的印度教主神毗濕奴的造像,是一位端莊的女神左手托著一只奇怪的海螺殼,這只海螺殼竟然是左旋的!
毗濕奴造像具有罕見的對映體形象,顯然古印度的先哲們已經注意到自然界手性這一神秘現象,并賦予它神圣而崇高的含義。在這里,東方神秘主義和近代物理學似乎是殊途同歸。
對稱和不對稱是自然的屬性之一,物質在存在的形態上和其運動的方式上都有“左撇子”和“右撇子”。
在一個層次上的不對稱,構筑了上一個層次的對稱。一個層次的對稱,又形成更高一個層次的不對稱。這是一種辯證的關系。人類左撇子的起源可能正是物質世界本性的反映。
人類的左撇子和右撇子都在共同求索它的答案。
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