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致敬伟大的物理学家杨振宁先生和李政道先生！

【趣味莲花科普】10分钟看懂宇称不守恒：打破“镜像世界”的物理学革命。

你有没有想过，如果你站在镜子前，镜子里的“你”除了左右相反，会不会在物理规律上和你完全一样？比如你用右手写字，镜子里的“你”用左手写字，但写字这个动作本身遵循的物理法则，会不会和现实中截然不同？这个看似简单的问题，曾困扰物理学界半个世纪，直到“宇称不守恒定律”的出现，才彻底推翻了人们对“镜像对称”的固有认知。

要理解宇称不守恒，首先得搞懂什么是“宇称”。在物理学里，“宇称”可以简单理解为“镜像对称性”——就像你和镜子里的倒影，所有物理量（位置、速度、力）都左右翻转，但遵循的物理规律应该完全相同。比如你抛一枚硬币，硬币的旋转方向在镜子里会反过来，但“重力让硬币下落”这个规律，在镜子里和现实中不会有任何区别。

在20世纪中叶以前，物理学家们坚信“宇称守恒”是宇宙的基本法则之一。无论是牛顿力学、电磁学，还是描述微观世界的量子力学，似乎都在印证这个规律：任何物理过程的“镜像版本”，都和原过程遵循同样的规律，就像宇宙自带一面“公平的镜子”，从不会偏袒任何一边。

打破这个“常识”的，是一个悬而未决的物理学难题——“θ-τ之谜”。当时科学家发现，宇宙中存在两种看似完全相同的粒子：θ粒子和τ粒子。它们的质量、电荷、寿命几乎一模一样，但衰变后的产物却完全不同：θ粒子会衰变成两个“π介子”，而τ粒子会衰变成三个“π介子”。

如果宇称守恒成立，这两种粒子的“镜像衰变过程”也应该符合规律，但计算结果却显示：θ粒子衰变的“镜像版本”和τ粒子的衰变过程完全一致，反之亦然。这就像发现“镜子里的苹果”和“现实中的橘子”其实是同一种东西，却有着完全不同的“吃法”——这在宇称守恒的框架下根本无法解释。

就在物理学界陷入困境时，两位年轻的华裔物理学家站了出来，他们是杨振宁和李政道。1956年，两人经过严谨计算提出：在“弱相互作用”（一种只在微观粒子衰变时起作用的力，比如原子核的β衰变）中，宇称可能并不守恒。

这个观点在当时掀起了轩然大波——就像有人说“地球其实是方的”，大多数物理学家都觉得不可思议。就连被誉为“物理女王”的吴健雄，最初也对这个猜想持怀疑态度，但她最终决定用实验验证这个看似“离经叛道”的想法。

吴健雄设计的实验，堪称物理学史上最精妙的实验之一。她选择了钴-60原子核作为研究对象：钴-60会发生β衰变，释放出电子（这是典型的弱相互作用过程）。如果宇称守恒，那么钴-60原子核在“上下方向”释放的电子数量应该完全相同（因为上下方向就像彼此的“镜像”）。

为了精准测量电子的释放方向，吴健雄团队把钴-60放在接近绝对零度（-273℃）的磁场中，让所有钴-60原子核的自旋方向都保持一致——就像让一群人统一面向东方，再观察他们“挥手”（释放电子）的方向。实验结果震惊了所有人：钴-60原子核在“上方”释放的电子数量，比“下方”多了整整40%！

这个结果意味着：在弱相互作用中，“镜像过程”和原过程的物理规律并不相同——镜子里的“物理世界”，真的和我们的世界不一样。宇称守恒这个被信奉了半个世纪的“真理”，在弱相互作用的领域里，被彻底推翻了。

宇称不守恒的发现，不仅解决了“θ-τ之谜”（后来证明θ粒子和τ粒子其实是同一种粒子，即K介子），更彻底改变了人类对宇宙的认知。它告诉我们：宇宙并不是“对称完美”的，不对称反而可能是宇宙存在的关键——比如为什么我们的世界里只有“正物质”（质子、电子），而几乎没有“反物质”（反质子、正电子）？宇称不守恒或许就是解开这个谜题的钥匙之一。

如今，宇称不守恒定律早已成为粒子物理的基石，杨振宁和李政道也因这项发现，在1957年共同获得诺贝尔物理学奖（他们是首位获得诺奖的华裔物理学家）。而吴健雄的实验，也被永远载入物理学史册，成为“理论猜想+实验验证”的典范。

从“坚信对称”到“发现不对称”，宇称不守恒的故事告诉我们：科学的进步，往往始于对“常识”的质疑。就像镜子里的世界看似和我们一样，却藏着宇宙最深刻的秘密——而探索这些秘密的过程，正是科学最迷人的地方。

深切缅怀科学巨人杨振宁先生和李政道先生！