我有点久没碰物理了，有错误或疏漏的话还请各位指教 故事是这样的，我们想知道物理定律是否具有某些对称性 这边的对称性指的是做了某个操作後，物理定律仍旧是一样的 例如说：我在我家做实验，跟在三公里外的学校做实验， 所观察到的物理定律一样，在我家跟在实验室没有分别 这是空间的平移对称 又或者说，我做实验前看了农民历 朝着今天财神的方位东北方做实验 又朝着福神的方位东南方做实验 结果观察到的物理定律一样，朝着东北方跟东南方没有分别 这是空间的旋转对称 至於本日的主角，则是镜像对称 吴健雄的钴60实验就是要检验物理定律是否有镜像对称 换句话说，我们想知道这个实验在我们的世界， 以及在镜中的世界是相同的呢？或是区分得出来 (至於为什麽叫"宇称"？是因为某某对称性跟某个物理量守恒其实是同一件事 如果物理定律是镜像对称的，则"宇"这个物理量会守恒) 接下来我们来看原PO觉得有疑问的图 : https://i.imgur.com/Ag8d7oF.jpeg 图的左边是我们的世界，右边是镜中的世界 有趣的事情是，某些物理量在镜中的方向跟直觉不一样 像位移这种我们熟悉的向量在镜中是"左右相反上下相同"的 (我们是可以严谨的定义"左右相反上下相同"，但就先模模糊糊的这麽讲吧) 而像磁场，如同原PO所说，在镜中是上下方反的 这种在镜中的方向跟表现的跟位移这样的向量相反的我们叫他准向量 在图的左边我们可以看到(虽然没明确画出)磁场朝上 使得钴60的自旋也朝上 而右边的镜中，磁场则是朝下，使得镜中的钴60得自旋也朝下 (自旋也是准向量，所以在镜中上下跟真实世界反过来) 接着是重头戏了，关键问题来了： 如果镜中的物理定律跟我们的世界一样， 当衰变发生时，射出的电子是哪个方向比较多呢？ 有三个候选答案 1.跟钴60的自旋同向 2.跟钴60的自旋反向 3.两边一样多 先看看原PO图里给的版本吧： 我们先猜在真实世界中，「电子倾向朝钴60自旋相同的方向射出」 也就是图中的向上 电子射出的方向是向位移的那种向量，所以说镜中的电子也是倾向朝上射出 可是，镜中的钴60自旋是向下呀 如此一来，镜中的物理定律变成是 「钴60的衰变，电子倾向朝钴60自旋相反的方向射出」 跟我们原本的猜测矛盾！ 同理，若猜是跟钴60的自旋反向，也会得到矛盾的结果 所以说，结论是如果真实世界的物理定律跟镜中一样， 则钴60的衰变，朝钴60自旋同向跟反向射出的电子应该要一样多 但吴健雄的实验结果却是：射出的电子的确会倾向某一边， (顺代一提，是跟钴60自旋相反的那边，原PO给的图中的蓝色箭头貌似反了) 由此可知，真实世界跟镜中的物理定律确实不一样 物理定律并不是镜像对称的！ 参考资料: 高涌泉 〈左与右(四)〉科学人2011年2月号 形上集专栏 J.J. Sakurai & Jim Napolitano, Modern Quantum Mechanics 2nd Edition, Ch4.2 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 111.249.82.249 (台湾) ※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Physics/M.1720457861.A.234.html ※ 编辑: Serenum (111.249.82.249 台湾), 07/09/2024 01:14:56 ※ 编辑: Serenum (111.249.85.1 台湾), 07/10/2024 20:59:37 快速查了一下吴健雄的文章，的确量的是射出光子的方向，感谢指正 ※ 编辑: Serenum (128.42.74.106 美国), 08/16/2024 08:05:58 噢，好像射出的电子跟光子的方向都有量，我再确认一下好了 ※ 编辑: Serenum (128.42.74.106 美国), 08/16/2024 08:08:28