《万维宇宙》

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万维宇宙- 第16节


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)。无疑,生命对左旋型有着强烈的偏爱。 

  有人提出,生命起源时,氨基酸呈左旋型其实是随机的,它不过是顺应了地球围绕太阳转的磁场方向。但多数科学家却认为,左旋型和右旋型的不对称意味着这两种能量存在着高低。通常认为,左旋型能量较低,也较稳定,稳定则容易形成生命。 

  更令人费解的是,虽然构成生命体的蛋白质氨基酸分子都是左旋型的,但组成核酸的核糖和脱氧核糖分子却都是右旋型的——尽管天然的糖中左旋和右旋的几率几乎相同。 

  如果说偏手性为何存在的问题尚未解决的话,那么它是如何形成的问题同样没有解决。胚胎最初形成时完全是对称的,为了最终发育成不对称的特征,它还必须能识别自己,即如何将原子安排到合适的左右位置。

  看来,上帝对左右真的是有所偏爱的,如果事事处处都要达到绝对的平衡对称,“万物之灵”的生命就不会产生了。 

  结论:分子结构存在同分异构体,形成手性差异,而自然对手性的选择是不对称的。

  2.宇称非对

  宇称就是指一个基本粒子与它的“镜像”粒子完全对称,人在照镜子时,镜中的影像和真实的自己总是具有完全相同的性质——包括容貌、装扮、表情和动作。同样,一个基本粒子与它的“镜像”粒子的所有性质也完全相同,它们的运动规律也完全一致,这就是“宇称守恒”。

  假如一个粒子顺时针旋转,它的镜像粒子从镜中看起来就是逆时针旋转,但是这个旋转的所有定律都是相同的,因此,镜内镜外的粒子是宇称守恒的。按照诺特定理,与空间反射不变性对应的就是宇称守恒。 

  在某种意义上,我们可以把同一种粒子下的个体粒子理解成彼此互为镜像的。假设一个电子顺时针方向自旋,另一个电子逆时针方向自旋,一个电子就可以把另一个电子当成镜像中的自己,就像人通过镜子看自己一样。由此推断,根据宇称守恒理论,所有电子自身环境和镜像环境中都应该遵循同样的物理定律,其他粒子的情况也是如此。 

  很早就有人提出了牛顿定律具有镜像对称性。不过,以前科学家们提出的那些具有镜像对称的物理定律大多是宏观的,而宇称守恒则是针对组成宇宙间所有物质的最基本的粒子。如果物质最基本层面的对称能够成立,那么对称就成为宇宙物质的根本属性。 

  现代物理将物质间的相互作用力分为四种:引力、电磁力、强力和弱力。在强力、电磁力和引力作用的环境中,宇称守恒理论都得到了很好的验证:粒子在这三种环境下表现出了绝对的、无条件的对称。

  在普通人眼中,对称是完美世界的保证;在物理学家眼中,宇称守恒如此合乎科学理想。于是,弱力环境中的宇称守恒虽然未经验证,也理所当然地被认为遵循宇称守恒规律。 



  20世纪50年代初,科学家们从宇宙射线里观察到两种新的介子:θ和τ。这两种介子的自旋、质量、寿命电荷等完全相同,很多人都认为它们是同一种粒子。但是,它们却具有不同的衰变模式,θ衰变时会产生两个π介子,τ则衰变成三个π介子,这说明它们遵循着不同的运动规律。 

  假使τ和θ是不同的粒子,它们怎么会具有一模一样的质量和寿命呢?而如果承认它们是同一种粒子,又怎么会具有完全不一样的运动规律呢? 

  为了解决这一问题,物理学界曾提出过各种不同的想法,但都没有成功。物理学家们都小心翼翼地绕开了“宇称不守恒”这个可能。当时的物理学家们不能想象:一个电子和另一个电子的运动规律不一样吗?或者一个介子和另一个介子的运动规律不一样吗? 

  1956年,李政道和杨振宁两位物理学家在深入细致地研究了各种因素之后,大胆地断言:θ和τ是完全相同的同一种粒子(后来被称为K介子),但在弱相互作用的环境中,它们的运动规律却不一定完全相同。通俗地说,这两个相同的粒子如果互相照镜子的话,它们的衰变方式在镜子里和镜子外居然不一样!即“θ…τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。

  类比说明:假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方座位上,油门踏板在他的右脚附近;汽车B的司机则坐在右前方座位上,油门踏板在他的左脚附近。

  汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板,使得汽车以一定的速度向前驶去;汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下,他反时针方向开动点火钥匙,用左脚踩油门踏板,并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。现在,汽车B将会如何运动呢? 

  大多数人会认为,两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是,在粒子世界里,汽车B将以完全不同的速度行驶,方向也未必一致!粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。 

  最初,“θ…τ”粒子只是被作为一个特殊例外,人们还是不愿意放弃整体微观粒子世界的宇称守恒。此后不久,物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”,吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变,她在极低温下用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋,把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋,这两套装置中的钴60互为镜像。

  实验结果表明,这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异,而且电子放射的方向也不能互相对称,证实了弱相互作用中的宇称不守恒。 

  从此,“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础科学原理。不过,究竟粒子为什么在弱相互作用下会出现宇称不守恒呢?根本原因至今仍然是个谜。 

  结论:宇称不守恒说明弱相互作用的镜像不对称。

  3.粒子非对

  根据大爆炸宇宙创生理论,基本粒子是从能量中成对地产生的,每产生一个正粒子就会产生一个反粒子。目前,科学家在实验室中制造粒子时也是这样,正、反粒子总是成对产生。 

  同时我们知道,正、反粒子相遇时会双双湮灭成光子并释放能量,这是大爆炸的逆过程。既然这样,宇宙中就永远不会有物质生成,但实际上宇宙中却有恒星、行星等大量物质。 

  为此,一些科学家曾设想,因为某种还不知道的原因,正、反粒子生成后就彼此分开了,它们天各一方,各自形成各自的物质,这就是正、反物质各半的对称宇宙论。 

  但是,迄今既没有获得正、反粒子分离的机制,也没有观测到由反物质组成的行星、恒星和星系。而另一方面却诞生了物质对称破缺的理论,认为在大爆炸的超高温度下,正粒子比反粒子的产生几率大10亿分之一。正是这多出的10亿分之一的正粒子,构成了宇宙中的物质,到此,对称宇宙论已基本失宠了。

  结论:能量可以产生粒子和反粒子,但产生的数量不对称。

  4.时间非对

  日常生活中,时间之箭永远只有一个朝向,“逝者如斯”,老人不能变年轻,打碎的花瓶无法复原,过去与未来的界限泾渭分明。不过,在物理学家眼中,时间却一直被视为是可逆转的。比如说一对光子碰撞产生出一个电子和一个正电子,而正负电子相遇则同样产生一对光子,这两个过程都符合基本物理学定律,在时间上是对称的。如果用摄像机拍下其中一个过程然后播放,观看者将不能判断录像带是在正向还是逆向播放——从这个意义上说,时间是没有方向的。 

  物理学上,将来和过去都是对称的,牛顿定律、哈密顿方程、马克斯韦方程、爱因斯坦广义相对论、狄拉克方程、薛定谔方程等著名的公式,都反映时间是对称的。

  1998年,物理学家们首次在微观世界中发现了违背时间对称性的事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现,正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性:反K介子转换为K介子的速率要比其逆转过程——即K介子转变为反K介子来得要快。 

  结论:粒子世界物理规律的对称性全部破碎了,世界从本质上被证明了是不完美的、有缺陷的。 

  5.情感非对

  人的痛苦和快乐是对称的,即有多少快乐就有多少痛苦,但是人对快乐和痛苦的感受是不对称的。我们常不能忍受痛苦,短暂的痛苦会使我们感觉时间很长,度日如年;我们常期待永远快乐,每当快乐来临的时候,我们却感觉时间太短,一个结婚仪式、一个生日晚宴、一个获奖典礼,这些都是我们一直期待的快乐,可真出现了,总感觉不满足。每当盛宴散席的时候,心中总有遗憾,这么美好的感觉为什么这么短呢?

  结论:情感对称,而感受不对称,这是个情感之谜。

  五、对称本元

  1.绝对对称

  万维宇宙是绝对对称的,单元宇宙对称和不对称的现象实际是反映万维宇宙奇点特征的两面:它既是“有”也是“无”。

  万维宇宙“无”的一面说明:万维宇宙是相当于0,世界最对称的东西就是0,因为没有,所以才能无限的对称,是绝对的对称。

  根据“无”的特征,万维宇宙中包含的所有单元宇宙、静元宇宙之间形成绝对对称。空间对称:宇宙空间是任何方向规律一致,这说明是球体的特征。物质对称:正电子对称负电子,正质子对称负质子,中子对称反中子(中子与反中子是通过自旋方向来区分)。已经知道的所有基本粒子都是具有反粒子的。


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  现代物理学家目前困惑的原因是有一个对称没有敢想,那就是能量对称。物质对称,即物质与反物质对称,但是物质与反物质一旦见面就会湮灭,形成了能量,这就说明能量是守恒的。能量守恒就会面临为什么宇宙会有这么多的能量的问题,比如现代物理学认为宇宙的基本粒子是1088个。这个结论只是观察结果,不能说明为什么是1088个,必然要导致谁决定宇宙有这么多数量的问题。

  粒子的数量这么多,我们又认为宇宙诞生时的奇点是无限小的,就必然导致无法解释奇点是什么?所以根据万维宇宙“无”的特征,必然存在负能量的物质。

  云寒认为所谓反宇宙应该有很多种:

  一是空间相反,即我们的宇宙是膨胀的,他们的宇宙是收缩的;

  二是物质相反,即我们的宇宙是由正物质组成的,他们的宇宙是由反物质组成的;

  三是能量相反,即我们的宇宙是正能量,他们的宇宙是负能量,这样的宇宙物质与我们的宇宙物质见面,就会消失,什么都没有。

  综合分析,与我们这个单元宇宙对称的反宇宙有无数个,我们这个单元宇宙有多少特征就对应多少个反宇宙,而且存在一个绝对相反的单元宇宙。

  结论:万维宇宙“无”的一面说明万维宇宙是绝对对称的。

  2.相对对称

  万维宇宙“有”的一面说明:万维宇宙相当于两个对称无穷大的单元宇宙,它能以对称方式形成两个对称的宇宙,即正宇宙和负宇宙。这样
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