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因为李政道和杨振宁合作提出了弱相互作用中宇称不守恒理论,因此二人共同获得了诺贝尔奖。
1956年杨振宁与李政道合作,提出“弱相互作用中宇称不守恒理论”,共同获1957年诺贝尔物理学奖。1997年紫金山天文台将其发现的一颗国际编号为3421号的小行星命名为“杨振宁星”。
后张振宁放弃外国国籍成为中国公民的原中国科学院外籍院士杨振宁正式转为中国科学院院士。2018年4月16日当选西湖大学校董会名誉主席。2019年9月21日,杨振宁被授予求是终身成就奖。
李政道是籍华裔物理学家,诺贝尔物理学奖获得者,因在宇称不守恒、李模型、相对论性重离子碰撞(RHIC)物理、和非拓扑孤立子场论等领域的贡献闻名。
后与杨振宁一起,因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。 1985年,他又倡导成立了中国博士后流动站和中国博士后科学基金会,并担任全国博士后管理委员会顾问和中国博士后科学基金会名誉理事长。
李政道在中国科学院的支持下,创立了中国高等科学技术中心(CCAST)并担任主任。其后,成立了在浙江大学的浙江近代物理中心和在复旦大学的李政道实验物理中心。 2018年4月7日,担任上海交通大学李政道研究所名誉所长。
杨振宁和李政道都是杰出的物理学家,他们都为了科学发展做出了巨大的贡献,得到了世界的认可和推崇。
镜里镜外的世界一样吗?不一样,杨振宁的宇称不守恒告诉你原因
杨振宁先生有两大重要的理论,一个是宇称不守恒理论,事实上在过去的很长一段时间当中,宇称守恒定律被奉为金科玉律,但杨振宁和李政道却发现,在弱相互的作用下,宇称是不守恒的,但宇称守恒定律不仅在当时深入人心,且找不到一丝一毫的破绽,于是杨振宁和李政道的论文并未得到很大的反响,
后来华裔科学家吴健雄女士做了一个实验,这个实验证实了在弱相互作用下,宇称确实是不守恒的,于是此消息被放出来之后,整个物理学界都沸腾了,因为宇称不守恒定律虽然只在弱相互作用下成立,但这已经足以改变整个物理学发展了,因为它会影响到物理学的方方面面,彻底改变人类的认知。
第二个理论是杨米尔斯理论,杨米尔斯理论是20世纪最重要的物理学理论之一,它的重要性一点都不亚于相对论,我们都知道大自然中很有很多的自然现象,这些自然现象的背后,又是各种各样的定律,像是光学,声学,热学等,但科学家们反复在思考一个问题,能不能又更少的物理学定律,去解释不同的自然规律呢。
答案是能,科学家们经过很长时间研究之后,发现宇宙中的所有的物理现象,天文现象,自然现象,都是由四种基本力引起的,这种力分别为强力,弱力,电磁力和引力。
但此时科学家们又开始思考,既然宇宙中的一切,都是由四大基本力引起的,那么这四大基本力会不会是一种东西呢?
于是人类又尝试着将这四大基本力统一在一起,那么迄今为止,杨米尔斯理论可以描述除了引力之外的三大基本力,所以它的重要性是毋庸置疑的……
镜子之所以能够显现出画面,完全是一种光学作用,但假如镜子里也有着一个世界,它与镜子外面的世界是完全一样的吗?
这个问题问得似乎很没有道理,镜里镜外的世界当然是一样的,镜子外面发生什么,镜子里面就会发生什么,二者除了方向不同,其余没有丝毫差别。不过别急着下定论,我们之所以第一感觉就认为镜里镜外的世界应该是一样的,是基于我们对自然规律的认知,的确,对称和守恒就是这个世界的基本规律,至少在杨振宁提出宇称不守恒之前是这样的。
对称和守恒是宇宙的基本规律,而且二者总是成对出现的,有一个对称,就必然有着一个与之相对应的守恒。比如时间平移对称,简单来说就是我们在5点的时候踢一脚球,然后在8点的时候用完全相同的力道和角度踢一脚球,两个球最后所到达的位置应该是完全一样的,并不会因为时间的变化而出现变化,而这就对应了能量守恒。
除了时间平移对称,还有空间平移对称,比如我们在中国踢一脚球,然后跑到巴基斯坦用相同的力道和角度踢一脚球,这两个球最终到达的位置与我们踢球的位置的距离和方位应该是完全一样的,而这又对应了动量守恒。
时间平移对称与空间平移对称只是两个例子,除此之外,还有空间旋转对称等等,总之,对称与守恒是这个世界运行的基础。现在我们可以回归正题来说说镜里镜外的事情了。镜子里和镜子外的世界是完全一样的,遵循着相同的物理规律,除了方向相反,别无不同,这就被称之为“镜像对称”,每一个对称都会有着一个与之相对应的守恒,那么镜像对称对应了什么守恒定律呢?就是宇称守恒。
什么是宇称守恒?要解释这个需要涉及到一些数学问题,本着不把问题搞复杂的原则,我们只简单地知道,宇称守恒就是微观粒子波函数的守恒。
对于大多数粒子而言,宇称守恒是没有问题的,但一个班级里总是有那么两个难搞的学生,而θ粒子和τ粒子就是这两个问题学生。θ和τ这两个粒子怎么看都是一个粒子,因为无论是质量与电荷,还是其它性质,它们都相同,唯一不同的是,它们衰变之后的产物不一样。不仅衰变产物不相同,它们两个的衰变产物的宇称也不同。
一个团体之中可以允许有几个问题成员,但物理定律不行,有特例存在,就说明其中是有问题的。难道宇称守恒有问题吗?问题显然不是这么简单。
在我们的世界中存在着四种基本力,引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。
在引力、电磁力以及强相互作用力的作用下,都有充分的实验证据可以证明宇称是守恒的,唯一没有证据的就是弱相互作用下的宇称守恒,于是杨振宁和李政道开始怀疑弱相互作用下,宇称不守恒。
二人的质疑从一开始就不被人所接受,因为质疑守恒,就是质疑宇宙的基本规律,所以为了证明这一点,就必须要拿出充分的证据,于是二人设计了一个实验:让一个放射性原子核自旋,然后设法控制另一个相同的放射性原子核反向自旋,这样就等于制造出了一个世界和一个与之对应的镜像世界,如果宇称守恒,那么两个世界就应该是完全一样的,也就是说两个放射性原子核在衰变过程中向各个方向发射的β射线应该是完全一样的,所谓的β射线就是放射性原子在衰变过程中所产生的电子。
杨振宁和李政道虽然设计出了这个实验,但没有实验条件,于是他们找到了后来的美国物理学会会长吴健雄女士,她是一位华裔物理学家,她帮助二人在美国国家标准低温物理实验室里做出了这个实验,当时所使用的是放射性元素钴60。
最后的实验结果显示,在两个世界中,钴60在各个相同方向上所发射的电子是不同的,而且差异很大,由此证明了镜子里与镜子外的世界在弱相互作用下并不一样,也就是说宇称不守恒。杨振宁和李政道的实验结果引起了轩然大波,但在实验结果刚出来的时候,在科学界几乎不被接受,科学家们的一致观点都是认为这个实验做错了,科学家布洛赫更是信誓旦旦地说到“如果宇称不守恒,我就吃掉自己的帽子”,结果这顶帽子变得非常尴尬,因为大量科学家在重复了该实验后,确认了杨振宁和李政道理论的正确性,宇称不守恒。二人也因此于理论提出的次年斩获诺贝尔奖。
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