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        論宇稱守恒與不守恒并存的理論基礎(chǔ)

        2017-10-09 10:39:53王立功王珂
        科學(xué)家 2017年17期
        關(guān)鍵詞:宇稱鏡像

        王立功 王珂

        摘 要 本文揭露“鏡像對(duì)稱”錯(cuò)誤概念,具體解釋了在暗室里面原子接收光子與再發(fā)射的情況:有大量的證據(jù)表明“宇稱是守恒的”;也存在大量的證據(jù)表明“宇稱是不守恒的”;但是這種現(xiàn)象都與具體情況有所差異關(guān)系密切,比如原子的屬性(無色透明或者有某種顏色)。

        關(guān)鍵詞 宇稱;鏡像;反照

        中圖分類號(hào) P1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363(2017)17-0082-02

        1 宇稱守恒的概念

        楊振寧先生在1983年發(fā)表了“P、T和C的分立對(duì)稱性”一文,指出尚無人對(duì)此提出解釋[1]。

        1924年,拉波特(Otto Laporte)在分析鐵的光譜結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)有兩種譜項(xiàng),他稱之為“帶撇項(xiàng)”和“不帶撇項(xiàng)”。躍遷總是從帶撇項(xiàng)到不帶撇項(xiàng),或者反過來,而決不會(huì)發(fā)生在帶撇項(xiàng)之間或不帶撇項(xiàng)之間。接著發(fā)現(xiàn)這個(gè)選擇規(guī)則同樣適用于其他元素的原子譜,并被命名為“拉波特規(guī)則”。量子力學(xué)發(fā)展以后,它被解釋為同算符:

        i:xˊ=-x,yˊ=-y,zˊ=-z (1)

        作用下的不變性有關(guān)[2],這就稱為“反照”(德文Spie-gelung),而韋爾(Weyl)用符號(hào)i來標(biāo)記它。韋爾還把這個(gè)算符的本征值取名為“特征”。在威格納(Wigner)1931年版的書中,這個(gè)本證值是稱為“反照特征”(德文Spielungs charakter)的。我不確定地知道“宇稱”這個(gè)名字是從什么時(shí)候開始采用的,但在1935年,康登(Condon)和肖特利(Shortley)確實(shí)用過“宇稱算符”這一術(shù)語。

        宇稱對(duì)稱性,30年代時(shí)迅速成為原子、分子和核物理學(xué)語言的一部分。討論能級(jí)標(biāo)記、選擇規(guī)則和強(qiáng)度規(guī)則以及角分布時(shí),明晰地或含蓄地假定了宇稱守恒的概念。當(dāng)基本粒子物理學(xué)開始發(fā)展時(shí),宇稱守恒自然地轉(zhuǎn)入了這個(gè)新的領(lǐng)域。

        從這里我們看出,原子光譜結(jié)構(gòu)的躍遷,應(yīng)該就是原子的基態(tài)得到一個(gè)光子成為激發(fā)態(tài),再發(fā)射一個(gè)光子返回基態(tài)。所謂守恒不守恒,就是問:吸收和發(fā)射的這兩個(gè)光子是不是相同的?而上述分別吸收和發(fā)射的兩個(gè)光子的鏡像返照對(duì)稱又頗為令人質(zhì)疑地?cái)U(kuò)張到了幾乎世界萬物,就更加不能令人容忍了。所以要想弄清楚宇稱的守恒不守恒的問題,必須把鏡像對(duì)稱的問題了解

        清楚。

        前面楊先生介紹的拉波特規(guī)則,后來變成了公式(1)的模樣。就是把原子光譜的躍遷轉(zhuǎn)變成了位置的坐標(biāo)變換。這個(gè)轉(zhuǎn)變也同樣值得懷疑:1)沒有說明為什么這樣的變換可以完全代表原子的能態(tài)轉(zhuǎn)換(躍遷);2)這樣的替換存在概念上的明顯錯(cuò)誤。首先我分析照鏡子的問題。

        2 鏡像的正確概念

        鏡子前面的物體和鏡子里面的是一個(gè)物體:前面的是實(shí)體,鏡子里面的是該物體的虛像。所以,它們不是兩個(gè)物體,也不是同一個(gè)物體的兩種形態(tài)。就是說,鏡子前面的是原子的基態(tài),鏡子里面的也是原子的基態(tài)(虛像);如果鏡子前面的是原子的激發(fā)態(tài),則鏡子里面的也就是該原子激發(fā)態(tài)的虛像。要知道,鏡子里面的影像是虛像:沒有光線達(dá)到那里。

        實(shí)際上照鏡子看影像和我們平??词澜鐩]有什么不同,只是增加了鏡面的一次折射而已??墒且曈X系統(tǒng)不區(qū)分(或忽略)折射的環(huán)節(jié)。

        但是,鏡子只能看物體的表面,不可能表示其他功能。如:耳朵的聽力,鼻子的嗅覺等等。同樣,鏡像也不能表示原子能態(tài)的變化。所以,想用鏡像來解決光子的吸收與發(fā)射問題是不可以的。

        3 吳健雄的實(shí)驗(yàn)

        同樣,李政道和楊振寧先生在1956年提出的,在弱相互作用過程中宇稱不守恒的理論,也不能用鏡像來加以證明。吳健雄先生是依據(jù)李、楊兩位先生的建議做宇稱不守恒實(shí)驗(yàn)的[2]。

        實(shí)際上,我們看到的影像就是物體本身,不能以虛像為依據(jù)來做比對(duì)的實(shí)驗(yàn)安排。否則不能真正解決

        問題。

        (60鈷)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是逆時(shí)針的,(不論是直接看鈷60或者通過鏡面的折射看,都是逆時(shí)針的)。而圖的右邊虛像表示的方向相反,是順時(shí)針方向的。因此以為“這就是真實(shí)世界與鏡像世界應(yīng)該有的對(duì)稱守恒的實(shí)驗(yàn)”,是完全的誤解。把這樣誤解鏡像(或反照)的概念作為主導(dǎo)理念進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)然是不能接受的。

        4 研究?jī)蓚€(gè)躍遷

        讓我們通過一個(gè)實(shí)例來研究原子吸收和發(fā)射的兩個(gè)光子是不是一樣的?

        這個(gè)實(shí)例就是照相暗室的紅燈。用感光膠片處理照片的過程都要在暗室進(jìn)行操作。實(shí)際上暗房并不是真正的黑暗,而是用紅燈照亮:這樣照相師可以方便地進(jìn)行膠片的存取剪裁和拍照后的顯影定影等等操作,又不會(huì)使膠片曝光。

        1)兩個(gè)躍遷相等。白熾燈里面發(fā)光的鎢絲發(fā)出的白光遇到燈泡的透明玻璃,在玻璃的第一層原子(或分子)處被電子云的一個(gè)電子吸收,相關(guān)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡明顯擴(kuò)大,原子成為了激發(fā)態(tài)。然后轉(zhuǎn)了一圈回到那個(gè)吸收的位置后,又脫離該電子繼續(xù)自己的路程。這時(shí)該光子仍是白光。所以該原子(或分子)前后涉及的兩個(gè)光子沒有變化,兩個(gè)躍遷是相等的。

        像這樣的情況對(duì)于這個(gè)燈泡燈絲的所有鎢原子發(fā)出的光子,以及對(duì)于通過無色透明玻璃的所有各層原子(分子)來說都是完全一樣的。都是兩種躍遷相同,無變化(按照鏡像或宇稱的含混說法,就是宇稱守恒)。

        2)兩個(gè)躍遷不相等。玻璃燈泡的外面有一層紅色的涂漆。這層紅色的漆接觸到白光后,紅漆的第一層原子(分子)的外層電子吸收了光子,轉(zhuǎn)了一圈以后又放出一個(gè)光子。這時(shí)放出的是紅光光子,與吸收的白光不同。所以兩次躍遷是不相同的(按照鏡像或宇稱的含混說法,就是宇稱不守恒)。

        3)兩個(gè)躍遷再次相等。在紅漆內(nèi)部光子繼續(xù)前進(jìn),直到穿過紅漆進(jìn)入暗室,全部可以看作是前后兩個(gè)躍遷相等(按照鏡像或宇稱的含混說法,就是宇稱守恒)。

        這樣可以說明光子的接收和再發(fā)射這兩個(gè)躍遷的關(guān)系:相等和不相等都是常態(tài),區(qū)別在于原子的屬性不同,應(yīng)該區(qū)別對(duì)待。endprint

        5 結(jié)論

        1)通過實(shí)例證明了大量的原子(分子)在接受-發(fā)射光子時(shí),前后兩個(gè)光子是相同的或者是不同的,都是普遍存在的真理,依具體情況而定,不能一概而論。

        2)光子和電子都不是固態(tài)恒定的粒子,是高密度的液態(tài)粒子。所以在每一次吸收和分離的過程中,必然會(huì)遵從大自然的規(guī)定發(fā)生變化。我們應(yīng)該廣泛深入地研究大自然的各種規(guī)定。

        3)研究問題要仔細(xì)認(rèn)清問題的實(shí)質(zhì),努力排除一切錯(cuò)誤的概念、比喻和計(jì)算公式。更要不忘初心,避免出現(xiàn)類似的錯(cuò)誤。

        4)由來已久的對(duì)鏡像的膚淺錯(cuò)誤看法,應(yīng)該從嚴(yán)格的科學(xué)概念中淘汰出局,有關(guān)“宇稱”的辯論的各

        方[3-6]應(yīng)該找到了明確的結(jié)果。

        6 討論

        1)這里主要討論了光子的吸收與發(fā)射之間的關(guān)系,由于光子本身就存在一系列問題,如:波粒二象性、光子的發(fā)射和光速、紅移、與引力場(chǎng)的關(guān)系等等,都超過本文標(biāo)題的范圍,將另文介紹。

        2)宇稱(parity)是“描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)鏡象對(duì)稱性的一個(gè)物理量”[7],所以也要提高警惕,小心謹(jǐn)慎對(duì)待。

        3)《實(shí)踐論》告訴我們:人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)過程好比一條長(zhǎng)河,這個(gè)河是由一系列相對(duì)真理組合而成的,是分階段提高的。這是絕對(duì)真理!

        參考文獻(xiàn)

        [1]楊振寧.P、T和C的分立對(duì)稱性[J].自然雜志,1983(4):5-8,82.

        [2]360doc.楊振寧背后的女人:本該是核物理皇后,李政道長(zhǎng)文懷念,中國(guó)卻沒人聽過她的名字[EB/OL].[2017-01-02].http://www.360doc.com/content/17/0102/23/30515337_619630240.shtml.

        [3]東南大學(xué)校友總會(huì).[大師人物]紀(jì)念東南大學(xué)校友吳健雄逝世二十周年:被譽(yù)為“東方居里夫人”的核物理學(xué)家[EB/OL].[2017-02-17].http://seuaa.seu.edu.cn/2017/0217/c12785a183867/page.htm.

        [4]舒國(guó)萱.宇稱不守恒——實(shí)驗(yàn)對(duì)理論的判決性反駁[J].自然辯證法通訊,2009,31(2):32-38.

        [5]360doc.宇稱不守恒理論在中國(guó)的曲折遭遇宇稱不守恒理論在中國(guó)的曲折遭遇[EB/OL].[2016-11-18].

        http://www.360doc.com/content/16/1118/15/33994

        180_607557471.shtml.

        [6]百度搜索.宇稱問題側(cè)記[EB/OL].

        [7]鄔學(xué)文.新物理學(xué)詞典[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1993:391,262.endprint

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