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物理学家的倔强你不懂

原标题:物理学家的倔强你不懂

一头驴子处在两堆干草的正中间,两堆干草等质等量。守着两堆对称的干草,驴子却因不知应该先吃哪一堆而饿死在两堆草之间。这是布里丹之驴的故事情景。绝大多数情况下这头驴子是被当作嘲讽的对象,被讽刺为优柔寡断的蠢驴,活该被饿死。

如果真有这样的驴子,它不但不蠢,相反还很聪明。它无法做出选择是因为它思考了其他驴子思考不到的问题。如果驴子中也有物理学家,这头倔驴有成为物理学家的潜质。

布里丹之驴中的两堆草是对称的,对称是物理学中的一个重要概念,对称意味着某种守恒。今天的物理规律和明天的物理规律一样,这是时间平移对称性,意味着能量守恒。镜子里的物理规律和镜子外的物理规律一样,这是空间反演对称性,意味着宇称守恒。

守恒、对称这种问题因为太基本太平常而使人习而不察。然而越是对基本问题的思考越能引发重大发现。就像牛顿思考苹果为什么要朝地上落,一头倔强的驴子思考该吃哪一堆干草,同样也能引发重大发现。上世纪五十年代,李政道和杨振宁就曾扮演过倔强驴子的角色。在别人看起来宇称守恒是天经地义,没有几个人认同他们提出的宇称不守恒观点,之前也从未有人用实验去检验弱相互作用下宇称是否守恒。然而他们却获得了最终的成功,空间反演对称性就此破缺。

布里丹之驴是个理想化的对称模型,现实生活中没有一模一样的两堆干草,也不可能将一头驴子严格放在干草正中间。对称是理想的,实际的驴子是处在不对称的两堆草之间,破缺的对称能使它轻松地做出先吃哪一堆草的决定。如果真的有严格对称的两堆干草,对称性的自发破缺也能够让驴子做出选择,不至于被饿死。

自然规律也是一样的。正是因为有对称性自发破缺,粒子才获得了质量。正是因为有正反粒子的不对称,我们的宇宙才没有被湮灭。那些嘲笑布里丹之驴愚蠢、倔强的人们,有没有想过物理学家思考的这些问题?

大物理学家牛顿也有过在人看起来“聪明一世,糊涂一时”的情况。相传牛顿在门板上开了一个大洞和一个小洞,大猫走大洞,小猫走小洞。一直到现在还有很多人笑话他:开一个大洞就够了。觉得开一个大洞就够了人们,我替牛顿问一下你们:如果大猫和小猫同时要钻门洞该怎么办?也许你们会觉得大猫和小猫同时钻门洞的概率不高;也可以让大猫先过,小猫等一等。可是什么时候该让大猫等,什么时候该让小猫等?对这种细微的问题、不常遇到的问题的思考正是物理学家特别要做的,细微出的思考容易有新的发现。经济学家成思危就推崇牛顿的两个猫洞,他把央企比作大猫,私营经济比作小猫,要让大猫和小猫都有路走。

最后给读者们出一道倔强的题目:甲乙两人在百米跑道的两端相向而行,甲的速率是2米每秒,乙的速率是3米每秒。在他们中间有一只狗以5米每秒的速率来回奔向甲和乙。你是不是以为我要问直到甲乙相遇狗跑了多少米?不,我要问的是甲乙相遇时狗面对着谁?

来自:刁博返回搜狐,查看更多

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发布于:甘肃省
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