宇宙是什么

17. “左”与“右”存在本质区别！

  1956年，两位在美国从事研究工作的中国物理学家杨振宁和李政道，针对“τ-θ之谜”提出了大胆的假说。他们认为τ粒子和θ粒子是同一种粒子。这样的话，它们的质量和寿命自然相同。

  但是，如此一来，就出现了一种奇妙的情况，即它们虽然是同一种粒子，但宇称是不同的。杨、李二人认为，τ粒子和θ粒子的宇称在衰变前是相同的。至于它们在衰变后宇称的正负发生了逆转的情况，只要认为宇称是不守恒的就可以了。

  也就是说，弱力打破了宇称守恒定律，这就是杨振宁和李政道的基本观点。如果弱力不遵循守恒定律，那么与弱力反应的粒子的宇称，既可能是正的，也可能是负的。虽然事实似乎如此，但是“其他力都遵循宇称守恒定律，只有弱力不遵守”这件事，让人非常难相信。

  不过，在杨振宁与李政道提出假说的次年，即1957年，同样在美国做研究的中国研究者吴健雄女士，用实验证明了他们的假说。吴健雄女士是一位非常擅长做精密实验的研究者。

  她的实验思路如下。先准备出两种自旋方向的钴60原子核（一个向左，一个向右），然后观察β衰变释放出的电子的方向。她使用了磁铁的强磁场来改变原子核的自旋方向，这在当时的技术条件下是一件非常困难的事情。因为能量过高的话，会出现反向自旋的原子核，所以实验中需要把温度降到极低。

  准备出自旋向左的原子核与自旋向右的原子核，然后观察电子的活动方向，便可以区分出“镜中的世界”与“我们的世界”。在“我们的世界”中，当原子核向左自旋时，被释放出的电子方向向下。“镜中的世界”的原子核虽然是向右自旋，但是电子的方向仍然多是向下。如果宇称是守恒的，那么被释放出的电子的方向应该与原子核的自旋方向无关，电子会被均等地从上下两个方向释放出。因此，我们可以发现宇称是不守恒的。该实验的结果与杨振宁、李政道二人的理论是一致的。他们的假说进一步发展后，最终得出了只有“向左自旋”的粒子才与弱力反应的结论。

  这确实是令人震惊的结论。因为它意味着自然界的法则有左右之别，也就是“左”和“右”存在本质性的区别。

图4-4 吴健雄女士的实验

  如此一来，刚才平行世界的例子就不同了。弱力并非仅作用于地球，而是宇宙通用的物理法则。如果平行世界的行星与地球的左右相反，那么平行世界中的β衰变也就偏向“右”，这时我们就可以说“这与弱力的法则相悖，你们的世界很奇怪”。左与右并不是无所谓的问题。弱力的作用方向是“左”，这是宇宙的法则。