论宇称守恒与不守恒并存的理论基础

2017-10-09王立功王珂

科学家 2017年17期

王立功　王珂

摘要本文揭露“镜像对称”错误概念，具体解释了在暗室里面原子接收光子与再发射的情况：有大量的证据表明“宇称是守恒的”；也存在大量的证据表明“宇称是不守恒的”；但是这种现象都与具体情况有所差异关系密切，比如原子的属性（无色透明或者有某种颜色）。

关键词宇称；镜像；反照

中图分类号 P1 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0082-02

1 宇称守恒的概念

杨振宁先生在1983年发表了“P、T和C的分立对称性”一文，指出尚无人对此提出解释[1]。

1924年，拉波特（Otto Laporte）在分析铁的光谱结构时发现有两种谱项，他称之为“带撇项”和“不带撇项”。跃迁总是从带撇项到不带撇项，或者反过来，而决不会发生在带撇项之间或不带撇项之间。接着发现这个选择规则同样适用于其他元素的原子谱，并被命名为“拉波特规则”。量子力学发展以后，它被解释为同算符：

i：xˊ=-x，yˊ=-y，zˊ=-z （1）

作用下的不变性有关[2]，这就称为“反照”（德文Spie-gelung），而韦尔（Weyl）用符号i来标记它。韦尔还把这个算符的本征值取名为“特征”。在威格纳（Wigner）1931年版的书中，这个本证值是称为“反照特征”（德文Spielungs charakter）的。我不确定地知道“宇称”这个名字是从什么时候开始采用的，但在1935年，康登（Condon）和肖特利（Shortley）确实用过“宇称算符”这一术语。

宇称对称性，30年代时迅速成为原子、分子和核物理学语言的一部分。讨论能级标记、选择规则和强度规则以及角分布时，明晰地或含蓄地假定了宇称守恒的概念。当基本粒子物理学开始发展时，宇称守恒自然地转入了这个新的领域。

从这里我们看出，原子光谱结构的跃迁，应该就是原子的基态得到一个光子成为激发态，再发射一个光子返回基态。所谓守恒不守恒，就是问：吸收和发射的这两个光子是不是相同的？而上述分别吸收和发射的两个光子的镜像返照对称又颇为令人质疑地扩张到了几乎世界万物，就更加不能令人容忍了。所以要想弄清楚宇称的守恒不守恒的问题，必须把镜像对称的问题了解

清楚。

前面杨先生介绍的拉波特规则，后来变成了公式（1）的模样。就是把原子光谱的跃迁转变成了位置的坐标变换。这个转变也同样值得怀疑：1）没有说明为什么这样的变换可以完全代表原子的能态转换（跃迁）；2）这样的替换存在概念上的明显错误。首先我分析照镜子的问题。

2 镜像的正确概念

镜子前面的物体和镜子里面的是一个物体：前面的是实体，镜子里面的是该物体的虚像。所以，它们不是两个物体，也不是同一个物体的两种形态。就是说，镜子前面的是原子的基态，镜子里面的也是原子的基态（虚像）；如果镜子前面的是原子的激发态，则镜子里面的也就是该原子激发态的虚像。要知道，镜子里面的影像是虚像：没有光线达到那里。

实际上照镜子看影像和我们平常看世界没有什么不同，只是增加了镜面的一次折射而已。可是视觉系统不区分（或忽略）折射的环节。

但是，镜子只能看物体的表面，不可能表示其他功能。如：耳朵的听力，鼻子的嗅觉等等。同样，镜像也不能表示原子能态的变化。所以，想用镜像来解决光子的吸收与发射问题是不可以的。

3 吴健雄的实验

同样，李政道和杨振宁先生在1956年提出的，在弱相互作用过程中宇称不守恒的理论，也不能用镜像来加以证明。吴健雄先生是依据李、杨两位先生的建议做宇称不守恒实验的[2]。

實际上，我们看到的影像就是物体本身，不能以虚像为依据来做比对的实验安排。否则不能真正解决

问题。

（60钴）的转动方向是逆时针的，（不论是直接看钴60或者通过镜面的折射看，都是逆时针的）。而图的右边虚像表示的方向相反，是顺时针方向的。因此以为“这就是真实世界与镜像世界应该有的对称守恒的实验”，是完全的误解。把这样误解镜像（或反照）的概念作为主导理念进行的实验结果当然是不能接受的。

4 研究两个跃迁

让我们通过一个实例来研究原子吸收和发射的两个光子是不是一样的？

这个实例就是照相暗室的红灯。用感光胶片处理照片的过程都要在暗室进行操作。实际上暗房并不是真正的黑暗，而是用红灯照亮：这样照相师可以方便地进行胶片的存取剪裁和拍照后的显影定影等等操作，又不会使胶片曝光。

1）两个跃迁相等。白炽灯里面发光的钨丝发出的白光遇到灯泡的透明玻璃，在玻璃的第一层原子（或分子）处被电子云的一个电子吸收，相关电子的运动轨迹明显扩大，原子成为了激发态。然后转了一圈回到那个吸收的位置后，又脱离该电子继续自己的路程。这时该光子仍是白光。所以该原子（或分子）前后涉及的两个光子没有变化，两个跃迁是相等的。

像这样的情况对于这个灯泡灯丝的所有钨原子发出的光子，以及对于通过无色透明玻璃的所有各层原子（分子）来说都是完全一样的。都是两种跃迁相同，无变化（按照镜像或宇称的含混说法，就是宇称守恒）。

2）两个跃迁不相等。玻璃灯泡的外面有一层红色的涂漆。这层红色的漆接触到白光后，红漆的第一层原子（分子）的外层电子吸收了光子，转了一圈以后又放出一个光子。这时放出的是红光光子，与吸收的白光不同。所以两次跃迁是不相同的（按照镜像或宇称的含混说法，就是宇称不守恒）。

3）两个跃迁再次相等。在红漆内部光子继续前进，直到穿过红漆进入暗室，全部可以看作是前后两个跃迁相等（按照镜像或宇称的含混说法，就是宇称守恒）。

这样可以说明光子的接收和再发射这两个跃迁的关系：相等和不相等都是常态，区别在于原子的属性不同，应该区别对待。endprint

5 结论

1）通过实例证明了大量的原子（分子）在接受-发射光子时，前后两个光子是相同的或者是不同的，都是普遍存在的真理，依具体情况而定，不能一概而论。

2）光子和電子都不是固态恒定的粒子，是高密度的液态粒子。所以在每一次吸收和分离的过程中，必然会遵从大自然的规定发生变化。我们应该广泛深入地研究大自然的各种规定。

3）研究问题要仔细认清问题的实质，努力排除一切错误的概念、比喻和计算公式。更要不忘初心，避免出现类似的错误。

4）由来已久的对镜像的肤浅错误看法，应该从严格的科学概念中淘汰出局，有关“宇称”的辩论的各

方[3-6]应该找到了明确的结果。

6 讨论

1）这里主要讨论了光子的吸收与发射之间的关系，由于光子本身就存在一系列问题，如：波粒二象性、光子的发射和光速、红移、与引力场的关系等等，都超过本文标题的范围，将另文介绍。