泡利的失敗

1956年，美國(guó)56歲的著名科學(xué)家泡利已經(jīng)是科學(xué)界的精英，在物理學(xué)領(lǐng)域有很高的威信，人們尊稱他為“物理學(xué)的良心”、“上帝的鞭子”。但是就在這一年，泡利犯了一個(gè)很大的錯(cuò)誤，使他非常震驚，開(kāi)始對(duì)自己深刻的判斷力有了懷疑。

這一年，物理學(xué)的研究中出現(xiàn)了一件非常奇怪的事情。美國(guó)的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種很奇怪的粒子，人們把它叫K介子。K介子會(huì)發(fā)生兩種變化，第一種變化是K介子變成兩個(gè)π（希臘字母，讀“派”）介子，第二種變化是變成三個(gè)π介子。第一種變化說(shuō)明K介子具有“偶宇稱”的性質(zhì)，第二種變化說(shuō)明K介子有“奇宇稱”性。因?yàn)檫@一原因，物理學(xué)家認(rèn)為K介子有兩種：把發(fā)生第一種變化的K介子叫做“e介子”（e是希臘文字母，讀“斯衣達(dá)”）；把發(fā)生第二種變化的K介子叫做“T介子”（T也是希臘字母，讀\"套\"）。物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，T介子和e介子性質(zhì)很相似。對(duì)這一點(diǎn)，他們心中雖然有點(diǎn)疑問(wèn)，但沒(méi)有太為這件事操心。

那么，什么是被物理學(xué)家稱為的“宇稱”呢？原來(lái)，“宇稱”是一種描述物體性質(zhì)的一個(gè)物理量，就像其他物理量如質(zhì)量、重量、電量一樣。宇稱有個(gè)特點(diǎn)，可以分成“奇”、“偶”兩種，因此有“奇宇稱”和“偶宇稱”之分，就像算術(shù)中的數(shù)分為“奇數(shù)”和“偶數(shù)”一樣。

在微觀世界里的任何變化中，有一條被物理學(xué)家們都承認(rèn)了的定律，即“宇稱守恒定律”。這條定律告訴我們，在任何一種變化的開(kāi)始和終了，宇稱的奇和偶是不會(huì)改變的。變化前是偶宇稱，變化后一定仍然是偶宇稱；變化前是奇宇稱的，變化終了也只能是奇宇稱。這種不變的性質(zhì)叫做“宇稱守恒定律”。這條定律在1957年以前，被物理學(xué)家們一致認(rèn)為在任何情形下都永遠(yuǎn)正確，是一條\"放之四海而皆準(zhǔn)\"的永恒真理。

正因?yàn)橛胁荒軕岩傻挠罘Q守恒定律，所以人們才肯定地認(rèn)為，e介子和T介子是不同的粒子，否則，K介子在某種情形下變成了偶宇稱，在另一種情形下又變成了奇宇稱，那宇稱守恒定律豈不就被推翻了？那還了得！

就這樣，10多年過(guò)去了。但隨著測(cè)量技術(shù)越來(lái)越精細(xì)、準(zhǔn)確，物理學(xué)家們開(kāi)始有些著急和不安了。物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，e介子和T介子不僅有完全相同的質(zhì)量，而且它們的電量和壽命等等物理性質(zhì)，都完全相同。這就奇怪了，為什么這兩個(gè)介子除了宇稱以外，其他性質(zhì)都完全相同呢？難道它們有可能是同一種粒子？

不能，萬(wàn)萬(wàn)不能！如果真是同一種粒子，那就違背了宇稱守恒定律。宇稱守恒定律是萬(wàn)萬(wàn)不能違背的，e介子和T介子“命里注定”只能夠是兩種不同粒子。這在當(dāng)時(shí)幾乎是所有物理學(xué)家的意見(jiàn)。

但是，兩種不同的粒子有這樣完全相同的性質(zhì)，也是前所未有的。以前的經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，凡不同的粒子，總有許許多多不同的地方，而e介子和T介子除了宇稱以外，其他性質(zhì)一模一樣。這真是奇怪呀：物理學(xué)家們都不懂這是什么原因。于是，人們把這個(gè)疑問(wèn)稱為“e-T之謎”。

物理學(xué)家們?yōu)榱诉@個(gè)謎而大傷腦筋，百思不得其解。一位物理學(xué)家形容當(dāng)時(shí)的困境說(shuō)：“物理學(xué)家們那時(shí)的處境，很像有人在漆黑的屋子里摸索出口；這個(gè)人知道在某個(gè)地方應(yīng)當(dāng)有一個(gè)門(mén)，但卻不知道門(mén)在哪個(gè)方向。”

正在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，由中國(guó)來(lái)到美國(guó)不久的楊振寧和李政道，經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究，共同提出了一個(gè)石破天驚的新猜想：在K介子衰變的過(guò)程中，“宇稱”是不守恒的。楊振寧和李政道的猜想一提出來(lái)，在物理學(xué)界就激起了軒然大波，幾乎沒(méi)有一個(gè)物理學(xué)家相信他們是正確的。

楊振寧和李政道知道，要想讓大家信服，只有用實(shí)驗(yàn)證明?？上麄儍晌皇菍?zhuān)搞理論的，不會(huì)做實(shí)驗(yàn)。他們決定請(qǐng)中國(guó)來(lái)美國(guó)時(shí)間比較久的吳健雄來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

這時(shí)，全世界物理學(xué)家都翹首以待，等待吳健雄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。泡利也很關(guān)心吳健雄的實(shí)驗(yàn)，但泡利非常肯定地認(rèn)為：楊振寧和李政道一定錯(cuò)了，宇稱守恒絕對(duì)不可能有任何違反。他對(duì)人說(shuō)：“我不相信左右會(huì)不對(duì)稱。我敢打賭，吳健雄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一定會(huì)得出宇稱守恒的結(jié)果。我已經(jīng)準(zhǔn)備好了一筆大賭注。”絕大部分物理學(xué)家都相信泡利的話是對(duì)的。

但是，半年過(guò)后，到1957年初，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)了：楊振寧和李政道他們猜對(duì)了！在弱相互作用的情形下，宇稱果然不守恒！

這一下可讓許多物理學(xué)家感到極度的震驚和迷惘。1957年1月27日，泡利給一位朋友的信中寫(xiě)道：“現(xiàn)在，在最初的震驚過(guò)去以后，我開(kāi)始鎮(zhèn)定下來(lái)了。事情的發(fā)展的確很有戲劇性……幸虧沒(méi)有人跟我打賭，否則我要輸?shù)粢淮蠊P錢(qián)。現(xiàn)在只損失了一點(diǎn)名譽(yù)，好在我的名譽(yù)不小，損失一點(diǎn)還沒(méi)什么關(guān)系?！?/p>

為什么這么多優(yōu)秀的物理學(xué)家在宇稱守恒面前都犯了錯(cuò)誤，連泡利這樣聰明過(guò)人的大師，都顯得毫無(wú)作為，而三位年輕的華裔學(xué)者，卻能比較順利地解決了難題呢？這恐怕很有探究的價(jià)值。

在中國(guó)古老的文化背景中，素來(lái)就強(qiáng)調(diào)“理無(wú)常是，事無(wú)常非”，強(qiáng)調(diào)相互辯證的轉(zhuǎn)化。例如中國(guó)的太極圖就明顯地顯示出對(duì)稱中有不對(duì)稱，不對(duì)稱中有對(duì)稱：丑中有美，美中有丑；陰中有陽(yáng)，陽(yáng)中有陰；悲中有歡，歡中有悲；對(duì)中有錯(cuò)，錯(cuò)中有對(duì)等等。而西方文化背景，尤其是近代的西方文化背景中，比較強(qiáng)調(diào)

“絕對(duì)”，容易走極端。這種文化背景，可能影響了泡利等西方的物理學(xué)家們，使他們犯了一次大錯(cuò)；而中國(guó)學(xué)者卻因此受益匪淺。