(本文于2019年12月19日首发于“风云之声”公众号)
如大家所知,杨振宁先生是安徽合肥人。最近,合肥科技馆打算建一个杨振宁陈列馆,找我来为杨先生的科学成就做一个介绍。这对我当然是一个非常荣幸的任务。
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杨振宁
我清楚地记得,小时候看世界科学史,杨振宁和李政道获得诺贝尔奖的故事对我就是一个巨大的鼓励。正如杨振宁所言:“我最重要的贡献,就是帮助克服了中国人自觉不如人的心理。”
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李政道、杨振宁获诺贝尔物理学奖
不过,大多数人都不清楚杨振宁具体做出了什么科学成就。这使得许多人在谈到杨振宁的时候,完全不得要领。你随便上网一看,就能见到许多无知而恶意的言论。对于这种状况,我深感痛心。
实际上,正确的思维方式是,评论一个名人,应该先了解他的核心成就,也就是说,他是因为什么硬的、与众不同的事情成名的。今天,我就来向大家介绍一下杨振宁的科学成就。
可能有很多人听说过,杨振宁和李政道获得诺贝尔奖的原因是,发现了“宇称不守恒”。但宇称不守恒是什么意思呢?大多数人恐怕还是“不明觉厉”。
我可以用一句话解释:宇称不守恒的意思就是,可以定义绝对的左右。这是一件非常惊人的事。
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为什么惊人呢?下面这个场景,可以让我们理解定义左右是多么困难。
设想我们跟一个遥远的外星文明联系上了,双方可以通话,但不能见面。大家先不要刷“不要回答!不要回答!!不要回答!!!”,我们暂且假设这个文明是善意的。双方聊得很开心,然后很快就可以对对方有很多了解。
比如外星人问地球人:你们有多高啊?
地球人说:大约1.7米。
然后外星人问:请问什么叫做1米?
地球人回答说:你们知道氢原子吧?就是一个质子和一个电子组成的最小的原子。按照我们的单位制,1米大约是氢原子半径的200亿倍。
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氢原子
外星人回答说:很好,我们知道氢原子。原来你们的身高大约是氢原子半径的340亿倍,明白了。
然后,地球人向外星人介绍自己的身体结构。但当地球人说到“我们的心脏位于左边”的时候,外星人又要问了:请问什么叫做左边?
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心脏位于左边
这时你就会发现,没办法回答他。
为什么没办法呢?让我们想想,我们平时是怎么定义左右的。
最容易想到的定义是,左手的方向叫做左,右手的方向叫做右。但这其实是循环论证,如果不先定义左右,你怎么知道哪只手是左手,哪只手是右手呢?
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兔子舞:Left, Left, Right, Right, Go, Turn Around, Go Go Go …
因此,当我们教一个小朋友左右的时候,少不了面对面的交流,拿着他的胳膊说:这是左手,这是右手。但现在跟外星人并不能见面,所以你没办法指给他看。
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左手指月:左手拈着花,右手舞着剑……
正是因为日常生活中左右的定义来自死记硬背,所以有不少人经常分不清左右。例如每当军训齐步走的时候,就会见到有人顺拐!
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军训顺拐
让我们仔细想想,为什么对外星人解释长度就可以,而解释左右就不行呢?
这里的关键在于,用物理规律可以分辨不同的长度,但无法分辨左右。