第一章 物理史话 【15】

1964年美国科学家克罗宁和瓦尔发现K介子的衰变中连CP联合守恒也不服从。他们共同获得1980年度诺贝尔物理学奖。许多诺贝尔物理学奖是因为显示出“宇宙并不象我们预计的那么简单”的规律而被授予的。

1964年科学家提出了电荷宇称不守恒，但一直还没有能力给予直接证明。历来无用置疑的CPT守恒竟然也会出麻烦，这到底是不可思议，还是必然的自然规律，科学永远在不断的创新中进步。

1996年欧洲核子研究所宣布制造出九颗反氢原子，成为轰动全球的科技大新闻。反物质存在与否成了物理学界新的一个研究课题。在描述一切微观粒子的量子场论中，从狄拉克方程可以推导出反粒子的概念。通常说法是每个类型的物质粒子都有与其相应的反粒子，当它与粒子碰撞时它们就湮灭，只留下能量。如果反粒子存在则反原子、反物质、反星球、反星系全要出现了。然而所有这些，天文学家却从来也没有观察到过。20世纪60年代苏联物理学家萨哈罗夫说：“源于宇宙大爆炸初期由于CP不守恒（电荷、宇称不守恒）形成的粒子和反粒子有十亿分之一的微小差异，相互湮灭后仅留下1个粒子，构成了宇宙，所以见不到反物质世界。”他得到不少人支持。但是美籍华裔物理学家丁肇中（1936年生～）不以为然，他认为萨氏理论很难证实。丁博士是以寻找稀奇物质著称的，1976年他因发现丁粒子而获得诺贝尔物理学奖。他牵头研制了反物质频谱仪进行宇宙射线太空实验。重点希望放在只可能产生于反恒星的反碳核上；人们拭目以待是否真有这种足以倾翻宇宙学的反粒子存在？试验从2001年2月在阿尔法国际空间站上，进行为期三年的探测。同时担负有搜索暗物质的重任。

暗物质是摆在天体研究者面前的两大谜之一。第一个谜是类星体，最早发现于1961年，体积与太阳差不多，能量却超过太阳1018倍，亮度可达1000个银河系亮度的总和，推断其寿命有1000万年，已知宇宙中至少有100万个类星体，它们的发能方式是远远超过核能的人类尚不了解的方式，人类对类星体仍一无所知。第二个谜就是暗物质，它占据有人类已知物质九倍以上的质量，而人们用光学、红外线、放射等手段都发现不了遍布宇宙中的它们。

目前，人类已经具备了对小至10＾（－17）米的微粒，大到150亿光年（1.439＾1027米）左右的整个宇宙进行研究。而牛顿的运动方程、麦克斯韦方程、爱因斯坦的狭义相对论与广义相对论方程、狄拉克方程和其它五、六个方程则都是物理学理论的最重要的组成部分。

20世纪物理科学在经典物理学的基础上取得了四大突破：一、相对论在宏观宇宙中突破了经典力学的时空观，建立了新的引力理论。二、量子力学突破了经典学的直观描述方式及单值决定论，用概率波揭示了微观世界的统计性规律。三、量子场论突破了经典物理中粒子与场（波）的对立，揭示了物质世界的起源的统一理论范畴。四、对对称和守恒量的认识的突破，成为探索未来奥秘的锐利武器。

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