物理学家的倔强你不懂
2023-04-29 来源:飞速影视
一头驴子处在两堆干草的正中间,两堆干草等质等量。守着两堆对称的干草,驴子却因不知应该先吃哪一堆而饿死在两堆草之间。这是布里丹之驴的故事情景。绝大多数情况下这头驴子是被当作嘲讽的对象,被讽刺为优柔寡断的蠢驴,活该被饿死。
如果真有这样的驴子,它不但不蠢,相反还很聪明。它无法做出选择是因为它思考了其他驴子思考不到的问题。如果驴子中也有物理学家,这头倔驴有成为物理学家的潜质。
布里丹之驴中的两堆草是对称的,对称是物理学中的一个重要概念,对称意味着某种守恒。今天的物理规律和明天的物理规律一样,这是时间平移对称性,意味着能量守恒。镜子里的物理规律和镜子外的物理规律一样,这是空间反演对称性,意味着宇称守恒。
守恒、对称这种问题因为太基本太平常而使人习而不察。然而越是对基本问题的思考越能引发重大发现。就像牛顿思考苹果为什么要朝地上落,一头倔强的驴子思考该吃哪一堆干草,同样也能引发重大发现。上世纪五十年代,李政道和杨振宁就曾扮演过倔强驴子的角色。在别人看起来宇称守恒是天经地义,没有几个人认同他们提出的宇称不守恒观点,之前也从未有人用实验去检验弱相互作用下宇称是否守恒。然而他们却获得了最终的成功,空间反演对称性就此破缺。
布里丹之驴是个理想化的对称模型,现实生活中没有一模一样的两堆干草,也不可能将一头驴子严格放在干草正中间。对称是理想的,实际的驴子是处在不对称的两堆草之间,破缺的对称能使它轻松地做出先吃哪一堆草的决定。如果真的有严格对称的两堆干草,对称性的自发破缺也能够让驴子做出选择,不至于被饿死。
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