我有點久沒碰物理了，有錯誤或疏漏的話還請各位指教 故事是這樣的，我們想知道物理定律是否具有某些對稱性 這邊的對稱性指的是做了某個操作後，物理定律仍舊是一樣的 例如說：我在我家做實驗，跟在三公里外的學校做實驗， 所觀察到的物理定律一樣，在我家跟在實驗室沒有分別 這是空間的平移對稱 又或者說，我做實驗前看了農民曆 朝著今天財神的方位東北方做實驗 又朝著福神的方位東南方做實驗 結果觀察到的物理定律一樣，朝著東北方跟東南方沒有分別 這是空間的旋轉對稱 至於本日的主角，則是鏡像對稱 吳健雄的鈷60實驗就是要檢驗物理定律是否有鏡像對稱 換句話說，我們想知道這個實驗在我們的世界， 以及在鏡中的世界是相同的呢？或是區分得出來 (至於為什麼叫"宇稱"？是因為某某對稱性跟某個物理量守恆其實是同一件事 如果物理定律是鏡像對稱的，則"宇"這個物理量會守恆) 接下來我們來看原PO覺得有疑問的圖 : https://i.imgur.com/Ag8d7oF.jpeg 圖的左邊是我們的世界，右邊是鏡中的世界 有趣的事情是，某些物理量在鏡中的方向跟直覺不一樣 像位移這種我們熟悉的向量在鏡中是"左右相反上下相同"的 (我們是可以嚴謹的定義"左右相反上下相同"，但就先模模糊糊的這麼講吧) 而像磁場，如同原PO所說，在鏡中是上下方反的 這種在鏡中的方向跟表現的跟位移這樣的向量相反的我們叫他準向量 在圖的左邊我們可以看到(雖然沒明確畫出)磁場朝上 使得鈷60的自旋也朝上 而右邊的鏡中，磁場則是朝下，使得鏡中的鈷60得自旋也朝下 (自旋也是準向量，所以在鏡中上下跟真實世界反過來) 接著是重頭戲了，關鍵問題來了： 如果鏡中的物理定律跟我們的世界一樣， 當衰變發生時，射出的電子是哪個方向比較多呢？ 有三個候選答案 1.跟鈷60的自旋同向 2.跟鈷60的自旋反向 3.兩邊一樣多 先看看原PO圖裡給的版本吧： 我們先猜在真實世界中，「電子傾向朝鈷60自旋相同的方向射出」 也就是圖中的向上 電子射出的方向是向位移的那種向量，所以說鏡中的電子也是傾向朝上射出 可是，鏡中的鈷60自旋是向下呀 如此一來，鏡中的物理定律變成是 「鈷60的衰變，電子傾向朝鈷60自旋相反的方向射出」 跟我們原本的猜測矛盾！ 同理，若猜是跟鈷60的自旋反向，也會得到矛盾的結果 所以說，結論是如果真實世界的物理定律跟鏡中一樣， 則鈷60的衰變，朝鈷60自旋同向跟反向射出的電子應該要一樣多 但吳健雄的實驗結果卻是：射出的電子的確會傾向某一邊， (順代一提，是跟鈷60自旋相反的那邊，原PO給的圖中的藍色箭頭貌似反了) 由此可知，真實世界跟鏡中的物理定律確實不一樣 物理定律並不是鏡像對稱的！ 參考資料: 高涌泉 〈左與右(四)〉科學人2011年2月號 形上集專欄 J.J. Sakurai & Jim Napolitano, Modern Quantum Mechanics 2nd Edition, Ch4.2 --

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