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理學家維爾納·海森堡在1927年斷言說,這是不可能做到的。一個測量器件只能小到這種程度:它可以小到同一個亞原子粒子一樣小,但卻不能小於亞原子粒子。它所使用的能量可以小到等於一個能量子,但再小就不行了。然而,只要有一個粒子和一個能量子就已經足以帶來一定的變化了。即使你只不過為了看到某種東西而瞧它,你也得靠從這個物體上彈回來的光子才能看到它,而這就已經使它發生變化了。
這樣的變化是極其微小的,在日常生活中我們可以把它們忽略掉,而且我們也正是這樣做的——但是,這種變化仍然存在。不過,要是你所碰到的是極其微小的物體,這時就連極其微小的變化也顯得挺大,那又會出現什麼情況呢?
例如,如果你想要說出某個電子的位置,那麼,為了“看到”這個電子,你就得讓一個光量子(更可能是一個γ射線光子)從它上面彈回來。這樣一來,那個光子就會使電子的位置發生變化。
具體地說吧,海森堡成功地證明了,我們不可能設想出任何一種辦法,把任何一種物體的位置和動量兩者同時精確地測量下來。你把位置測定得越準確,你所能測得的動量就越不準確,你測得的動量越準確,你所能測定的位置就越不準確。他還計算出這兩種性質的不準確度(即“測不準度”)應該是多大,這就是他的“測不準原理”。
這個原理指出,宇宙具有某種“微粒性”。你要是盡力把報紙上的圖象放大,最後,你就會把它放大到這樣一個程度:你會看到許多細小的顆粒或是斑點,而根本看不到圖象的詳細結構。如果你想細緻地觀察宇宙,你也會碰到同樣的情況。
這一點使某些人感到失望,他們把這個原理看作是人類永遠無知的自供狀。但事情根本不是如此。我們感興趣的是想知道宇宙是怎樣工作,而測不準原理正好是宇宙的工作的一個關鍵性因素,宇宙存在著“微粒性”,問題就在這裡。海森堡為我們指出了這一點,對此,物理學家是非常感激的。
第54節
假定我們把每一個亞原子粒子都掛上標籤:要嘛是A,要嘛是B,二者必居其一。現在再進一步假定,一個A粒子只要分裂成兩個粒子,這兩個粒於要不是統統屬於A類,就必定統統屬於B類。這時我們可以寫出A=A+A或A=B+B。一個B粒子如果分裂成兩個粒子,這兩個粒子當中總是有一個屬於A類,另一個則屬於B類,所以我們可以寫出B=A十B。
你還會發現另一種情形:如果兩個粒子互相碰撞而分裂成三個粒子,這時你就可能發現A+A=A+B+B或A+B=B+B+B。
但是,有些情形卻是觀察不到的。例如,你不會發現A+B=A+A或A+B+A=B+A+B。
這一切是什麼意思呢?好吧,讓我們把A看作2,4,6這類偶數當中的一個,而把B看作3,5,7這類奇數。兩個偶數相加總是等於偶數(6=2+4),所以A=A+A。兩個奇數相加也總是等於偶數(8=3+5),所以A=B+B。但是,一個奇數和一個偶數之和卻總是等於奇數(7=3+4),所以B=A+B。
換句話說,有些亞原子粒子可以稱為“奇粒子”,另一些亞原子粒子可以稱為“偶粒子”,因為它們所能結合成的粒子或分裂成的粒子正好與奇數和偶數相加時的情況相同。
當兩個整數都是偶數或者都是奇數時,數學家就說這兩個整數具有“相同的奇偶性(宇稱)”;如果一個是奇數,一個是偶數,它們就具有“不同的奇偶性(宇稱)”。這樣一來,當有些亞原子粒子的行為象是奇數,有些象是偶數,並且奇數和偶數的相加法則永遠不被破壞時,那就是過去所說的“宇稱守恆”了。
1927年,物理學家魏格納指出,亞原子粒子的宇稱是守恆的,因為這些粒子可以看作是具有“左右對稱性”。真有這種對稱性的東西與它們在鏡子裡所成的像(映象)完全相同。數字0和8以及字母H和X都具有這樣的對稱性。如果你把8,0,H和X轉一下,讓它們的右邊變成左邊,左邊變成右邊,那麼,你仍舊會得到8,0,H和X。字母b和p就沒有這種左右對稱性。要是你把它們轉個180°,b就會變成d,p就變成q——成為完全不同的字母了。
1956年,物理學家李政道和楊振寧指出,在某些型別的亞原子事件中宇稱應該不守恆,並且實驗很快就證明他們的說法是對的。這就是說,有些亞原子粒子的行為好象它們在某些條件下是不對稱似的。
由於這個原因,人們研究
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