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时间是对称的吗?
来源:生活百科全书 专题: ( 字号:   )

基本粒子物理学非常重视有关对称性的研究.把算式中代表位置的坐标符号改为负值叫做空间反演,记号为P.通过空间反演能够把右旋粒子改成左旋。

任何基本粒子都有正粒子及其反粒子.对光子或不带电的π介子等粒子来说,反粒子就是它自己.把所有的正粒子都换成其反粒子的变换叫做电荷共轭变换,记号为C。

还有时间变换,把时间的符号改变即把过去和将来完全对调叫做时间反演,记号为T。

基本粒子理论指出: 如果同时进行上述三种反演的话,结果应该完全相同.这个定理叫做CPT 定理,它是在1955 年由泡利等人证明的。

问题是T 变换,它的结果中究竟会不会出现什么异常之处呢? 如果单纯地考虑力学碰撞的话,T 变换似乎不会引起任何变化.那么这个结论是否适用于整个基本粒子论呢? 遗憾的是我们还不知道单独进行T 变换会得到怎样的结果,因此我们转而研究C 和P 同时进行的CP 变换。

讲解CP 变换的读物有很多,好象在几乎所有的场合里结果都不变。

但是,对有些弱相互作用来说CP 变换真的保持对称吗? 有人提出了这个疑问.1964 年,菲奇和克罗宁发现: 在中性K 介子的衰变过程中,CP守恒有遭到破坏的现象,当K 介子衰变成π介子时,大约有0.3%左右的不对称现象发生.由于这项发现,他们分享了1980 年诺贝尔物理学奖。

如果CP 守恒遭到破坏的话,那么有关T 变换的对称性也将不复存在(因为CPT 变换是绝对对称的).关于CP 不守恒的原因,有一种说法认为: 在宇宙早期,正粒子可能在数量上略多于反粒子,所以现在的宇宙才由正粒子组成.宇宙早期关于时间的非对称性正说明了剧烈的大爆炸及其后的暴涨宇宙。

不过上述结果来自于基本粒子的物理学,有关T 变换的对称性遭到破坏的问题怎样才能与熵时间联系起来呢? 这是个很困难的课题。

霍金为了回避宇宙的奇点引入了"时间的逆转",然而从热力学的角度去分析又不得不依赖于"逆转的思维",实在太困难了。

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