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泡泡中文 > 科学的逻辑 > 59、对称性与守恒律

59、对称性与守恒律

对称性产生的不可分辨与不可观测有时也是相对的,现实生活中往往并没有理论中那么高,那么完美的对称性。于是,对称破缺产生了,人们的观念发生了分裂,不可区分变得可区分了,不可观测变得可以观测了,人们从物理系统中获取信息的分辨率也因此提高了,世界再一次陷入分裂之中,然而这样的世界不再单调,反而更加精彩纷呈与丰富多彩,就像白光折射成了彩虹。

对称破缺是指原来具有很高对称性的系统因为某种具体的原因,高度的对称性降为较低的对称性,理论的对称性遭到破坏,不可观测量变得可观测了。一个典型的例子就是弱相互作用中的宇称不再守恒,相互叠加在一起不可分辨的左世界与右世界因为弱相互作用的参与分裂成两个可以分辨的不同世界。同样,时间反演对称性的破坏也让我们可以区分时间的方向。

对称破缺让我们从某种统一的相互作用中区分出不同的相互作用力,使我们认识到强力、弱力、电磁力与引力之间的相同与不同,让我们看到电场和磁场之间的相同本质与不同行为,就像一块完整的玻璃碎裂成了许多碎块。当我们拥有一个极高的对称性时,理论一定是极为简洁完美的,然而就像空无一物一样,最高的对称性对应几乎什么都没有。而对称破缺的机制,让我们的粒子具有了质量,让我们可以区分不同的相互作用力,可以区分时间的箭头和左右,物质的运动、生命的起源才有了可能,最终让我们有了横看成岭侧成峰,远近高低各不同的感慨。

对称破缺的观念给了我们很多启示,它体现出了某种统一与分裂、矛盾与互补、不可分辨与可观测之间的联系。对称破缺还是一种重要的思维方式,它告诉我们一种可能:描述世界的理论可以是高度对称的,因此理论本身简洁优美,而由于真实的世界处在某个基态上,基态的性质破坏了实际的对称性,使真实的物理世界不再对称,我们可以在这种思维的基础上精确的计算真实的物理过程。

理论物理的成果告诉我们,世界是高度对称的,但是不同的破缺方式给了我们不同的进化方向,因此具体到某个观察者,世界又是高度不对称的。我们每个人眼中都有一个属于自己的世界,而不同的人之间既有由对称性决定的共同的认知基础,又有不同的破缺方式造成的不同观点,因此,在试着说服别人相信自己观点的同时,我们应该有一种换位思考的态度,或许这样我们可以更深刻的体会这个奇妙的世界。

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