对称，可能你比较熟悉；宇称，可能你就比较陌生了。其实，你几乎每天都要照镜子——平面镜，以便通过镜子中的“你”来观察你的衣冠是否端正，五官是否秀美，面部形象是否需要改进。因为镜中的“你”和镜子前的你是不变的全等形，保持身高不变，五官不变，面部形象不变；你所处的上下、前后的方位也不变；只是左右变了。你的右手变成左手，左眼球变成右眼球，右腿变成左腿，等等。如果你面朝正北方照镜子，你的右手边为东，左手边为西；镜子中的“你”将面向正南方，右手边为西，左手边为东。如果一个乒乓球A 向你右侧运动，则镜中的乒乓球B 向你左侧运动。虽然乒乓球A、B的运动方向相反，但物理学家们认为它们遵守的物理规律相同，保持镜面反演不变，具有空间反演不变性。牛顿运动定律、麦克斯韦方程组、薛定谔方程、克莱因-高登方程、狄拉克方程都具有空间反演不变性。
不变性就是对称性。某种对称性总是与某个物理量的守恒相联系。如前所述，动量的空间平移不变性对应于动量守恒定律，能量的时间平移不变性对应于能量守恒定律，角动量的空间旋转不变性对应于角动量守恒定律，整体规范不变性对应于电荷守恒定律。
物理学家为了描述与空间反演不变性相联系的物理量，引入“宇称”一词。宇称只能取两个分立的值：+1 和-1，因为物体经过连续两次空间反演（平面镜反射）就得到物体本身。设第一次镜面反射的宇称为+1，第二次再反射的宇称应为-1。一个N 体系统的总宇称为系统中各个子系统的宇称之积。图1.9 表示电子在空间反演中的宇称。镜面外面顺时针自旋的电子，在镜面里面变成了逆时针。向着你右侧逆时针运动的乒乓球，在平面镜中的乒乓球则向着你的左侧顺时针运动。
图1.9 空间反演变换中的宇称
利用空间反演变换中左右对称性的概念，可以得出宇称守恒定律：微观粒子体系发生某种变化时，如核反应，基本粒子的生成，β 衰变，变化之前的总宇称一定等于变化之后的总宇称。就是说，如果微观粒子体系的宇称原来为+1，变化后仍为+1；如果原来为-1，变化后仍为-1。该定律告诉我们，粒子体系和它们的镜像粒子体系都遵守相同的变化规律。所以，宇称是反映微观粒子运动特性的物理量。(www.xing528.com)
1956年以前，学术界总是想当然地承认宇称守恒定律的正确性，没有人提出质疑。不错，该定律对于电磁相互作用、强相互作用都是正确的。但是，面对弱相互作用时却遇到了难题：τ 介子和θ 介子的质量、寿命、自旋以及所带的电荷都相同，但是τ 介子衰变时产生三个π介子，总宇称为负；而θ 介子衰变时产生两个π 介子，总宇称为正，二者的生成物的宇称相反。这就是著名的物理学难题：τ—θ 之谜。
李政道和杨振宁先生分析了τ—θ 之谜的有关实验，明确指出，τ—θ之谜可能预示在弱相互作用中宇称守恒定律并不正确。这一预言石破天惊，震撼了整个物理学界！弱相互作用中宇称不守恒？怎么会呢！实验高手吴健雄女士通过钴60 原子核的β 衰变试验，证实了李政道和杨振宁先生的猜想，在弱相互作用中宇称守恒定律确实不成立。李政道和杨振宇二位也因此获得了1957年诺贝尔物理学奖。
事情并没有结束，吴健雄的实验打开了潘多拉盒子，“魔鬼”相继出现。科学家们接着发现，所有基本粒子都存在反粒子。除了电荷，粒子与反粒子的质量、自旋、宇称等性质都相同。当正粒子与反粒子相遇时，便立即“灰飞烟灭”，化为能量。其实，哪里有什么“灰”和“烟”，除了能量，什么也看不到！但是科学家们发现，粒子与反粒子的行为并非完全相同。也许正是因为这一原因，宇宙大爆炸之初生成的正物质比反物质略微多一点，二者复合之后才形成了我们今天看得见的星系、太阳和地球，才出现了人类。
1998年底，物理学家又发现一件令人匪夷所思的事情：时间在微观世界中也不对称！反物质转化为物质的速度要大于物质转化为反物质的速度。年轻的学子们，如果将来你有幸进行这一探索，也许会有更惊人的发现！
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
