爱因斯坦不是左撇子，上帝才是(13)

球面上的左手系和右手系
宇称不守恒
那么，科幻小说里这样的场景真的可能发生吗？在四维空间翻转导致左右颠倒，或者在宇宙中旅行一圈后左右颠倒？我们已经说过，数学上这是可能的。但是，物理上这或许不会发生，因为对于物理定律来说，左和右是有区别的。在自然界中有四种基本力：电磁力、弱相互作用、强相互作用、万有引力。1956年，李政道（1926— ）和杨振宁（1922— ）提出了弱相互作用中的宇称不守恒定律，其大致含义是，在弱相互作用里左和右是不一样的。另外一种表述是，一个真实的物理过程，它在镜子里的像可以不符合物理定律。宇称不守恒定律是对物理学家固有观念的重大冲击，以至于泡利（Wolfgang Pauli，1900—1958）说：“我不相信上帝是一个弱的左撇子”。（据说杨振宁幼年是左撇子，后来被其母纠正，见 刘钝、王浩强访问整理，《爱因斯坦、物理学和人生——杨振宁先生访谈录》。
）1957年，吴健雄（1912—1997）等人用实验证实了这一定律，李政道和杨振宁因此获得当年的诺贝尔物理学奖。

李政道与杨振宁在普林斯顿高等研究院，图源：普林斯顿高等研究院

2021年2月11日，美国邮政署在中国农历除夕发行的吴健雄纪念邮票，图源：USPS
宇称不守恒定律告诉我们，左与右是不对等的，所以左右颠倒很可能不会在现实中发生。克拉克小说《技术故障》里，宇宙空间是高维的，可以通过在四维空间中的翻转来实现左右颠倒。在现代物理的弦理论里，宇宙时空正是高维的。除了通常的四维时空外，还有额外维度。但是，弦理论尚未被实验证实。即便依照弦理论，这些额外维度也是蜷缩在非常小的尺度里，不足以让人通过这些额外维度来翻转。如果宇宙的形状是一个不可定向流形，那么沿着某条路径走一圈后右手系会变成左手系。这样一来，左和右就没有区别了，似乎跟宇称不守恒定律矛盾。然而，这个论证或许并不正确，因为这条路径可能非常之长，或许以百亿光年计，甚至会超过可观测宇宙的直径。爱因斯坦的相对论告诉我们，任何信号的传播速度都不能超过光速。如果这条路径太长，以至于光沿着它走一圈需要的时间超过宇宙的年龄，那么宇称不守恒定律或许并不会带来矛盾，也不会有一个宇航员能够完成导致左右颠倒的旅程。