一直有同學問我，楊振寧先生在物理學界什麼地位？他有什麼理論發表，他的研究有什麼實際應用？
一言難盡啊，同學！物理學界相傳有一牛二愛三麥之說，楊振寧先生大概是坐五望四的存在，如果只算活著的，則是當之無愧的第一人。單憑一個宇稱不守恆的發現，就創造了當時拿諾貝爾獎的最快紀錄，比愛因斯坦還快16年。
楊振寧先生
通過這篇小文章，我拋個磚，希望能引出大家的玉來。
物理學大師費曼曾經說過，如果只用一句話來概括現代科學最重要的發現，他會選「世界是原子組成的」。果然是高手！但如果還可以再添一句補充的話，本貓認為 「對稱性是宇宙規律的基礎」將是絕大部分物理學家的心聲。
對稱的雪花晶體
此話怎講？大至美國的白宮，小到紙上的一個圓形，甚至鏡子中咱們的左手和右手，它們首先是原子構成的；但同時，它們也都是對稱的。
白宮建築物是以中軸對稱，圓形圖案是以中心點旋轉對稱，至於咱們鏡中的雙手則是鏡像對稱。這些就是在日常生活中，最常見的幾何對稱，小學數學老師表示很贊同。
搞物理起碼得大學本科起步，幾何對稱還是留給小學回憶吧；物理學家給各位圈重點的是——物理定律的對稱性。
來點乾貨讓你們看看我的手段。我們把幾何圖形換成物理定律，看看用旋轉對稱，來操作一下牛頓運動定律會如何？
物理學定律的對稱性
答案顯而易見，正如繞著圓心任意一個點，圓形必然對稱一樣，無論你如何調整變換觀測角度，牛頓表示情緒穩定，物體的運動仍將嚴格遵守牛頓運動定律。
其實不僅牛頓定律，同學們手中的麥克斯韋的電磁學、愛因斯坦的相對論，都擁有旋轉對稱性。旋轉不變性本質上就是空間的各向同性。試想，我們若處在不同宇宙空間，將面對迥異的麥克斯韋方程組、相對論質能方程，那還用個錘子電磁理論和相對論？
物理學家堅定的信仰著對稱性，正是發現了在對稱性裡面隱藏的巨大力量。諾特定理告訴我們——物理學裡的連續對稱性和守恆定律一一對應。諾特定理，就是物理定律普適性的堅實保障。
簡單的說，對稱性和守恆定律一一對應，就是每一個對稱性都有一個守恆定律跟它對應。
繼續舉個例子，在牛頓經典力學裡，最常見的能量守恆，與之對應的對稱性是——時間平移不變性。
對術語感到絕望的同學莫慌，舉個保證你能秒懂的例子——1969年美國登月，預計2024年美國將再次登月，在此時間段內，應用其中的物理定律不變——這就是時間平移不變性。否則，物理定律隨著時間而改變，美國靠什麼錘子理論來登月球。
美國登月劇照
物理學家再努努力，又研究發現，動量守恆對應的是——空間平移不變性，角動量守恆對應的是——旋轉不變性。這樣不同的對稱性構建起整個物理學的框架，使得物理定律可以在宇宙中普適使用，並且在自身體系中自洽。
這就是為什麼物理學家如此堅信上帝喜愛對稱性的由來，因為它們是物理定律自洽的基石啊。
愛因斯坦：聽說你又提到我
簡單的說，現代科學的兩大支柱，強大穩固如相對論和量子論，它們的成立都必須依賴對稱性。
我們剛剛解釋了對稱性對於物理學有多重要，物理學家對此甚至是堅信不疑的。如果科學家們發現了有什麼現象似乎違反了守恆定律，大家第一反應絕對不是守恆出了問題，而是去檢驗還有沒有其他沒有考慮進來的因素。例如時間平移不變性對應的能量守恆，實驗中發現某個物理過程不滿足能量守恆，以此為契機尋找新粒子或者新物理現象，從而獲得諾貝爾獎的同學，可不在少數。
諾貝爾獎
人生若只如初見，何事悲風秋畫扇！
同學們還記得自己鏡子中的左手和右手嗎？這種對稱叫做——鏡面的反射對稱，也稱左右對稱，換個熟悉點的說法就是——宇稱。
宇稱守恆嗎？——莫怕，當然守恆，這是必須的！
舉個簡單的例子，你對著牆上的鏡子用左腿踢毽子，雖然我們將看到鏡子裡面的你用右邊的腿把毽子朝另一個方向踢起，但是毽子的運動軌跡一樣嚴格遵守牛頓運動定律，劃出一道拋物線，而不是突然不受控制飛出天際。
哪吒，我最紅，我來踢毽子
這也就是說，牛頓運動定律同樣具有宇稱不變性，遵守宇稱守恆。按照標準粒子模型的劃分，在四大基本相互作用力里，科學家們證明了電磁力、引力、強力的物理規律都具有宇稱不變性，都遵守宇稱守恆。
四種相互作用
可是，三缺一啊！弱力呢？而且同學們不要忘記，宇稱的特點比較特別，在物理學中，它也是描述基本粒子性質的一個物理量——微觀粒子！
微觀粒子世界中，弱力起主導作用時，會遵守宇稱守恆嗎？
在宇宙中的大多數過程都是可逆的，也就是對稱的。換句話說，就是正向和反向的物理過程是相同的。量子力學打開了微觀的大門，在粒子物理學中，我們同樣希望能有總保持相同的三種主要對稱性：電荷、宇稱和時間。我們用每一種對稱的首字母C（CHARGE）電荷、P（PARITY）宇稱、T（TIME）時間來稱呼他們。
時間對稱意味著相互作用在時間上，正反方向是一樣的；電荷對稱意味著如果交換所有的正負電荷，不會影響相互作用；宇稱守恆意味著物理定律對左手或右手一視同仁，定律在鏡像世界中，應該與普通世界中完全相同，不偏向左手性或右手性。
鏡像世界
在20世紀50年代，科學家們認為所有的基本粒子都遵從這些對稱性。甚至利用偶然出現的不對稱行為，發現了不少新粒子或者物理新現象，為此獲得諾貝爾獎的同學也不在少數。
但楊振寧和李政道，在1956年，有了驚人的發現。簡單的講，他們對當時的「θ-τ之謎」有了一些深刻而大膽的理解，足以引發一場物理學界的大地震。
楊振寧和李政道一反常規，把強、弱相互作用力區分開之後，再分別討論各自的宇稱性。他們發現一個驚人的事實，在過去科學界所有的β衰變實驗中，都忽略了贗標量的測量，而這個測量值，正是用實驗檢驗弱相互作用中宇稱守恆的標誌。所以至今為止，所有的實驗結果跟β衰變中宇稱是否守恆，完全沒有關係。
楊振寧和李政道
簡單的說，宇稱守恆實際上從未在涉及弱相互作用的實驗中，得到驗證。即是說，宇稱不守恆是極度可能存在的。
好比愛因斯坦拋棄了絕對時空觀，從而創立了偉大的相對論一樣；打破宇稱守恆的物理學常識，楊振寧和李政道憑藉極大的勇氣和魄力，拉開了物理新世界的一扇窗。
楊振寧和李政道一起編寫了著名的論文《在弱相互作用中，宇稱是否守恆？》，在論文中，他們提到了那個被忽略的贗標量，創造性的設計了幾個可以檢驗宇稱是否守恆的實驗。1956年，論文在《物理評論》上發表，不過名字被修改為《對於弱相互作用中宇稱守恆的質疑》。
就是這篇偉大的論文
這是一道將劃破物理天際的閃電，物理世界將迎來天翻地覆的變革，但不是馬上。
因為當時這篇論文，如同一顆投入泥潭的小石子，大家被巨大的慣性拉扯住腳步，波瀾不驚面無表情。
毫無反應的當時
好在還有一個吳健雄。
楊振寧和李政道雖然已經燃起了烽火，但是大家卻只認為他們在譁眾取寵。加上楊振寧和李政道提出的幾個具體的實驗方案，實現起來都非常困難，當時物理學界，並沒有人願意做這樣吃力不討好的「無謂實驗」。
好在還有一個吳健雄。
1956年的聖誕節假期，哥倫比亞大學的物理學教授吳健雄女士，全力支持了楊振寧和李政道的想法。
驚艷的吳健雄女士
她為此取消了去日內瓦的高能物理會議，也取消了原本計劃和她的物理學丈夫一起的東南亞度假。她天才的觸覺意識到，弱相互作用很有可能是宇稱不守恆的，她決定成為第一個驗證它的人。
實驗非常複雜，我只講個近似，大家品個味道即可。為了驗證粒子級別的宇稱不守恆，我們當然不能在電子前面，樹面鏡子直接觀測。實驗的精髓就在於，必須判斷出我們是否身處於鏡像世界之中。
她和幾位低溫科學家，將鈷60原子冷卻到絕對零度以上三千分之一開爾文。然後加上強磁場，使所有的原子核自旋方向相同。
因為鈷60具有放射性，它通過β衰變釋放出β粒子，也就是一個電子。實驗測量的就是這些電子相對於鈷60核的自旋的發射方向。
我們僅僅憑藉自己的雙眼，無法區分自己到底處於真實的世界還是鏡像世界，但這些電子，充當了《盜夢空間》裡面道姆·柯布的陀螺。如果鈷60發射的電子朝向這個方向，那你是在鏡像世界裡；如果朝向另一個方向，你就知道你處於正常世界中。
我就是那顆陀螺
來吧，宇宙最大奧秘與我們人類的距離，不過是一個電子發射方向的距離。
雖然看起來很瘋狂，但這確實是吳健雄教授所看到的。電子偏向一個方向發射，而且不止偏了一點，它們幾乎都朝背向自旋方向。道姆·柯布的陀螺最終倒下，發出清脆的聲響；弱相互作用不僅宇稱不守恆，還在最大程度上破壞了守恆。
實驗的結果摧毀了理論物理學幾十年來的基本假設。在弱相互作用範疇內，宇宙是在乎左手或者右手的。上帝並不喜歡絕對的對稱。
吳健雄自己一開始都不太相信這個結果，但楊振寧和李政道兩人，顯然對自己充滿了信心，他們馬上公布了這個消息，當然，這一次，再沒有波瀾不驚的情況出現了，他們震驚了整個物理學界。著名物理學家和諾貝爾獎獲得者泡利在得知實驗結果後說「這完全是胡扯」，並堅持認為結果是錯誤的。
物理學的良心-泡利和吳健雄
但在強大的事實面前，特別是當實驗被獨立重複之後，物理學界不得不接受，我們生活的宇宙開始改變了。
1957年的諾貝爾物理學獎授予了宇稱不守恆的發現，也就是結果公布的同一年。與愛因斯坦在1905年提出來光量子說和狹義相對論到1921年才獲獎相比，足足快了16年。
大家還記得微觀粒子世界的三個主要基本對稱嗎？
它們分別是電荷、宇稱和時間。我們用每一種對稱的首字母C（CHARGE）電荷、P（PARITY）宇稱、T（TIME）時間來稱呼他們。
楊振寧終結了宇稱，那麼剩下的兩個的命運又將如何呢？
對於物理學界來說，物理學家們不願意放棄宇稱守恆，因為這些大師們太清楚對稱性在物理學的重要程度了，而且基於他們的理性認知，他們絕不願意相信上帝會是一個左撇子！
物理學家們提出過一個折中的解釋，弱力宇稱不守恆沒有什麼大不了的，它只電荷宇稱或CP對稱的一部分。
可惜該來的擋不住，1964年，就有實驗發現了一些粒子也可能違反CP對稱，物理學家曾經認為是自然界基本定律的兩條定律都被打破了。
脆弱的對稱性
物理學只好撤退到了最後一道理論防線後面——「CPT對稱」。
是的，目前只剩下「時間」在堅守了。
我們可以確定的是，如果CPT對稱最終也難逃倒下的命運，那這一天，也將是量子場論和狹義相對論的終點。人類的科學認知，將再一次面臨推到重來的命運。
這就是由宇稱不守恆引發的物理學思維的改變。楊振寧先生開啟的這一場打破對稱性的革命，到底將給予物理學一個怎樣的未來，我們仍遠遠未曾看到盡頭。
楊振寧先生一生最大的成就，並未止步於宇稱不守恆的發現，而是堪比麥克斯韋方程組以及愛因斯坦相對論的楊-米爾斯理論。它是現代粒子標準模型的集大成者，好比相對論，雖未獲諾貝爾獎，其實諾貝爾獎已經不足以說明它的偉大。
偉大的握手說明一切
楊振寧先生早年旅居美國，就一直充當兩國科研交流的橋樑，創辦國際研究所數十家；晚年歸國，仍心繫祖國科研未來，為大型粒子對撞機項目的上馬與否，頂住壓力，仗義執言。
雖引來巨大的詆毀仍未放棄正直無私的初衷，高山仰止，令本貓拜服。
最後，謹以此文，祝楊振寧先生身體健康！
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