荷)对称意义是,对于粒子和反粒子定律是相同
;P(宇称)对称是指,对于任何情景和它
镜像(右手方向自旋
粒子
镜像变成
左手方向自旋
粒子)定律不变;T(时间)对称是指,如果
们颠倒粒子和反粒子
运动方向,系统应回到原先
那样;换言之,对于前进或后退
时间方向定律是
样
。
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,弱力使得宇宙镜像以不同
方式发展。同
年,他们
位同事吴健雄证明
他们
预言是正确
。她将放射性元素
核在磁场中排列,使它们
自旋方向
致,然后演示表明,电子在
个方向比另
方向发射出得更多。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
宇宙
行为和
们
宇宙不同。尽管如此,看来弱力确实服从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
宇宙
镜像和原来
宇宙以同样
方式发展!但在1964年,还是两个美国人——J·W·克罗宁和瓦尔·费兹——发现,在称为K介子
衰变中,甚至连CP对称也不服从。1980年,克罗宁和费兹为此而获得诺贝尔奖。(很多奖是因为显示宇宙不像
们所想像
那
简单而被授予
!)
有个数学定理说,任何服从量子力学和相对论
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,取镜像和时间反演,则宇宙
行为必须是
样
。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
行为于保持不变。所以,物理学定律在时间方向颠倒
情况下必须改变——它们不服从T对称。
早期宇宙肯定是不服从T对称:当时间往前走时,宇宙膨胀;如果它往后退,则宇宙收缩。而且,由于存在着不服从T对称
力,因此当宇宙膨胀时,相对于将电子变成反夸克,这些力更容易将反电子变成夸克。然后,当宇宙膨胀并冷却下来,反夸克就和夸克湮灭,但由于已有
夸克比反夸克多,少量过剩
夸克就留下来。正是它们构成
们今天看到
物质,由这些物质构成
们自己。这样,
们自身之存在可认为是大统
理论
证实,哪怕仅仅是定性
而已;但此预言
不确定性到
这种程度,以至于
们不能知道在湮灭之后余下
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,
们可以简单地称反夸克为夸克,夸克为反夸克。)
大统理论并不包括引力。这关系不大,因为引力是如此之弱,以至于
们处理基本粒子或原子问题时,通常可以忽略它
效应。然而,它
作用既是长程
,又总是吸引
,表明它
所有效应是迭加
。所以,对于足够大量
物质粒子,引力会比其他所有
力都更重要。这就是为什
正是引力决定
宇宙
演化
缘故。甚至对于恒星大小
物体,引力
吸引会超过所有其他
力,并使恒星自身坍缩。70年代
工作是集中于研究黑洞。黑洞就是由这种恒星
坍缩和围绕它们
强大
引力场所产生
。正是黑洞研究给出
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