生物体从对称到不对称,这不是孤例个案,宇宙的诞生本身就是一次对称性破缺。
宇宙的极早期,一团没有尺寸,没有时间的混沌的能量中,物质与反物质,如电子与正电子、质子与反质子,数量相等,性质完美对称。
诸多数学家和物理学家发现:自然界在基础层面就偏向一边。正是这种微小的偏向,最终打破了物质与反物质的完美平衡。
数学与物理学家艾米·诺特(Emmy Noether)在数学上解释了破缺与结构的关系:每一种对称,对应一种守恒;每一次破缺,对应一种结构的诞生。时间的平移对称性,对应了能量的守恒。空间的平移对称性对应了动量的守恒,其它的角动量守恒,电荷守恒也都对应不同的对称性。
在这个基础上,李政道和杨振宁提出了宇称不守恒(Parity Violation)的理论,由吴健雄实验证实。这说明,宇宙在基本层面上的确存在“偏向”,造成了以后的不对称性。
物理学家南部阳一郎Yoichiro Nambu 将自发对称性破缺的概念引入粒子物理学。彼得·希格斯(Peter Higgs)则提出了希格斯机制(Higgs Mechanism)。这些理论解释了我们如今看到的世界。
如果宇宙没有这个起初的偏向、没有破缺:
不会有物质
不会有星系
不会有生命
不会有人类
不会有浣熊故事
确实,在宇宙大爆炸的最初时刻,各个方向绝对相同,处处均匀。如果这种完美对称持续下去,则不可能有任何有意义的结构。天空不会有日月星辰,世界将是一片永恒的混沌。
宇宙就是在“偏向”中变得丰富。
而我们人类的故事,正是从这种丰富中开始:我们对自然的发现,其实就在于探索它的结构。
自从人类文明诞生以来,自然界没有发生什么根本性的变化,但是我们对于自然规律的诠释,却发生了巨大的、革命性的变化。
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