科學(xué)家首次發(fā)覺時(shí)光倒流現(xiàn)象

在24年前的今天，1996年12月7日，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)“時(shí)光倒流”現(xiàn)象。

歐洲原子能研究中心

1996年12月7日，歐洲原子能研究中心的科研人員最近發(fā)現(xiàn)正負(fù)K介子在轉(zhuǎn)換進(jìn)程中存在時(shí)間上的不對稱性。這一發(fā)現(xiàn)雖有助于完善宇宙大爆炸理論，但卻動(dòng)搖了基本物理定律應(yīng)在時(shí)間上對稱的觀點(diǎn)。

平常生活中，時(shí)光不可倒流。時(shí)間之箭永久只有1個(gè)朝向。老人不能變年輕，打碎的花瓶沒法復(fù)原，過去與未來界限分明。但在物理學(xué)家眼中，時(shí)間卻可以逆轉(zhuǎn)。比如說1對光子碰撞產(chǎn)生1個(gè)電子和1個(gè)正電子，而正負(fù)電子相遇則一樣產(chǎn)生1對光子，這個(gè)進(jìn)程都符合基本物理學(xué)定律，在時(shí)間上是對稱的。如果用攝像機(jī)拍下兩個(gè)進(jìn)程之一然后播放，觀看者將不能判斷錄相帶是在正向還是逆向播放。從這個(gè)意義上說，時(shí)間沒有了方向。

物理學(xué)上這類不辨過去與未來的特性被稱為時(shí)間對稱性。經(jīng)典物理學(xué)定律都假定時(shí)間無方向，而且也確切在宏觀世界中通過了檢驗(yàn)。但近幾10年來，物理學(xué)家一直在研究時(shí)間對稱性在微觀世界中是不是一樣適用。歐洲原子能研究中心的1個(gè)小組經(jīng)太長達(dá)3年的研究最近終究取得了突破。他們的實(shí)驗(yàn)觀測首次證明，最少在中性K介子衰變進(jìn)程中，時(shí)間背背了對稱性。

由來自9個(gè)國家近百名研究人員組成的這一小組在實(shí)驗(yàn)中研究了K介子反K介子相互轉(zhuǎn)換的進(jìn)程。介子是一種質(zhì)量比電子大，但比質(zhì)子與中子小，自旋為整數(shù)，參與強(qiáng)相互作用的粒子，按內(nèi)部量子數(shù)可分為介子、介子和K介子等。研究人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，反K介子轉(zhuǎn)換為K介子的速率要比其時(shí)間逆轉(zhuǎn)進(jìn)程、即K介子轉(zhuǎn)變成反K介子來得要快。這是物理學(xué)史上首次直接觀測到時(shí)間不對稱現(xiàn)象。

現(xiàn)代宇宙理論曾認(rèn)為，宇宙大爆炸之初應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生等量物資和反物資，但現(xiàn)今的宇宙卻主要為物資世界所主宰，這一現(xiàn)象一直讓人困惑。歐洲核子中心新實(shí)驗(yàn)證明，反物資轉(zhuǎn)化為物資的速度要快于其相反進(jìn)程，因此它為宇宙中物資量為什么遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過反物資量提供了部份答案。

另外，新成果對物理學(xué)基本對稱定律研究也有重要意義。物理學(xué)家們一直認(rèn)為，除基本物理定律不受時(shí)間方向性影響外，物體在空間物理反射的進(jìn)程和粒子與反粒子的變換進(jìn)程也應(yīng)遵守對稱性。時(shí)間、宇稱和電荷守恒定律被認(rèn)為是支持現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)之一。

本世紀(jì)50年代來，物理學(xué)家前后發(fā)現(xiàn)一些守恒定律有時(shí)其實(shí)不完全滿足對稱性。美籍華人物理學(xué)家楊振寧和李政道曾提出弱相互作用中宇稱不守恒理論并經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，以后美國人詹姆斯-克羅寧和瓦爾-菲奇又發(fā)現(xiàn)K介子衰變進(jìn)程背背宇稱和電荷聯(lián)合對稱法則，他們都因此而獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。由于時(shí)間、宇稱和電荷作為1個(gè)整體被認(rèn)為應(yīng)當(dāng)守恒，物理學(xué)家們曾料想說，時(shí)間在特定情況下會(huì)背背對稱性。歐洲核子中心的成果首次證實(shí)了這一料想。

評論：使人心潮澎湃的發(fā)現(xiàn)。

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