人類祖先世世代代在林中行走，看到美麗的花瓣和迷人的生物，感到滿心歡喜；每當觀望著日升日落、月圓月缺、晶瑩的雪花，對自然的愛意彌漫在我們的細胞中。這是人類對自然美的最原始感受，也是至今人們長久快樂的源泉。 當人們將這種美的感覺提煉、應用于自己的房屋建造和生活工具設計中時，就產生了美輪美奐的建筑群和各種精美的生活用品（如剪刀、梳子、座椅）。畫家將這種美以筆墨記錄，留下傳世佳作。藝術家將這種容易流逝的美固化，雕刻成了獨具匠心的藝術品… 而文學家則通過詩詞表達美，用工整的對仗形式進行寫意。如千古名句“落霞與孤鶩齊飛，秋水共長天一色”，文筆絕美如畫。更廣的應用方面，例如水滸中描寫宋江大戰(zhàn)高太尉、火燒戰(zhàn)船的句子“黑煙迷綠水，紅焰起清波”，紅樓中描寫尤三姐的死“揉碎桃花紅滿地，玉山傾倒再難扶”，甚至有一種暴力美學的升華。 再看看數(shù)學家，是將自然之美解構，化作了動人的方程。自然界中的湍流、花瓣的形狀、行星的運動軌跡等，都有簡潔的公式表達，美得讓人沉醉。任何自然現(xiàn)象的背后，都能通過數(shù)學去窺探奧秘，數(shù)學甚至可以超脫現(xiàn)實經驗去做推演，如非歐幾何。一旦數(shù)學家領略過抽象世界的美，則很難再走出來，美是所有數(shù)學家永恒的追求。
綜合這些美的表達，我們基本都能發(fā)現(xiàn)一個熟悉的身影——對稱。這起源于自然本身，并最終映射進了我們的偏好。自然界中，大至天體形狀、小至周邊事物，都能看到對稱性，如大多數(shù)動物的外形都是左右對稱，海螺是螺旋對稱的，花朵的花瓣是沿著某種對稱方式生長排布，就連天空飄落的雪花小冰晶也是很美妙的對稱。我們不禁疑惑，為何對稱會成為自然界的一個普遍現(xiàn)象。 但當我們仔細去觀察這些對稱時，卻又發(fā)現(xiàn)對稱得并不那么徹底。比如每個人的左右部分身體會有微小的差異（人的左右眼就不是一般大）、花朵的花瓣形狀也不是絕對相同…… 這也容易理解，自然的造物如果是絕對對稱的，那會顯得無比呆板。似乎自然存在這種傾向：喜歡對稱，但又打破絕對的對稱。另一方面，人們的理論卻是極度對稱的，描述自然界基本相互作用的理論都是以對稱為基礎。這就帶來了一個深層次的矛盾：我們的理論有反映真實世界嗎？ 此中的真義，在我國物理大師李政道的一本科普小冊子《對稱與不對稱》中有深入淺出的描述。實際上，宇宙大爆炸初期，世界確實是完全對稱的，所有的粒子都有正反粒子，只是因為反粒子衰變更快，現(xiàn)在宇宙中主要殘留的是帶正電的質子和帶負電的電子。而所有粒子的結構在微觀上是對稱的，組成宏觀世界的過程中自然也就呈現(xiàn)出普遍的對稱性；只是由于受到各種綜合因素的干擾，宏觀已不再是嚴格的對稱。 物理學家已證明，微觀世界的物理規(guī)律對于正反粒子、左右鏡像、時間流向都是不對稱的。但是當這三個聯(lián)合變換時，物理規(guī)律卻是嚴格對稱的：即如果同時將粒子換成反粒子、左換成右、過去換成未來，那么物理規(guī)律也都是成立的。這深刻反映了對稱與不對稱在自然界的辯證統(tǒng)一！
那么對稱性的失去，本質是如何引起的呢？物理學家認為，自然的真空具有某種自發(fā)的對稱破缺機制，對稱性就是由此失去。就像平靜的湖面一汪碧水，內部的微小擾動引起輕微的漣漪，平靜被打破。 既然微觀世界是不對稱的，那為何我們的理論卻又如此對稱呢？其實，理論在數(shù)學形式上的對稱，并不代表在物理結果上也一定對稱。深入下去，當前我們理論中的所有對稱性原理，均基于某些基本量不可被觀測。 如動量守恒定律可由絕對位置不可觀測性推導出；能量守恒定律可由絕對時間的不可觀測性導出；角動量守恒律由絕對方向的不可觀測性導出。不可觀測意味著對稱性，也即存在相應的守恒定律。而任何不對稱性的發(fā)現(xiàn)，則意味著存在某種可觀測量。 人類的思想就是這樣偉大，將對稱性與不可觀測量關聯(lián)起來，重新去認識這個迷人的世界！關于《對稱與不對稱》的電子書，感興趣的也可聯(lián)系我獲取。 當我們坐在擎天大樹下思考、或躺在草地仰觀星空，思緒一路都在追尋美的蹤跡。也許只是一陣微風、一顆流星，自然之美就流淌進我們的心間。 |
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