江棋生:我为泡利和费曼鸣不平

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2022年5月31日纪念活动现场

 

2022年5月31日,是吴健雄先生110周年诞辰纪念日。相关机构在吴健雄的故乡——江苏省太仓市举办了隆重的纪念活动,李政道和杨振宁两位先生都派人送去了纪念文字。李政道的纪念文字是:

为吴健雄先生诞辰110周年 

积健为雄,止于至善

李政道 

二O二二年二月

杨振宁的纪念文字是:

1956年夏,吴健雄组织了一个实验组开始研究CO-60(钴60的原子核)衰变中左右是否绝对对称。当时整个物理学界都认为,左右当然应该绝对对称,所以她的实验就变成了大物理学家,如Pauli、Feynman、Bragg等冷嘲热讽的对象。

吴健雄为什么有勇气去做一个大家都认为无希望的实验?是否希望侥幸发现左右并不完全对称?我认为不是!这不是她做人做事的态度。她认为CO-60是否左右对称是原则性的基础问题,当然绝对应该去研究,不计后果!这是她的过人之处。

杨振宁

二O二二年春   

杨振宁先生提到的大物理学家Pauli,即为1945年诺贝尔物理学奖得主沃尔夫冈·泡利教授。关于泡利,我想十分简要地介绍两点。一是1924年他得到了一条量子力学原理——泡利不相容原理:不能有两个或两个以上的费米子处在同一个状态。二是1930年他出于对能量守恒定律的坚信,提出存在“泡利中子”(中微子)的假设。26年后的1956年,中微子被美国物理学家柯万(Cowan)和莱因斯(Reines)等在实验中首次直接探测到;能量守恒定律也再次被判明不是一种偏见

1956年夏,当得知吴健雄在准备用实验检验左右是否对称时,坚信左右对称原理具有普适性的泡利说:“像吴健雄这么好的一个实验物理学家,应该找一些重要的事去做,不应该在这种显而易见的事情上浪费时间。谁都知道,宇称一定是守恒的。”     

沃尔夫冈·泡利在黑板上写方程,1953年

杨振宁先生提到的大物理学家Feynman,即为1965年诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼教授。他在1956年夏天又说了些什么呢?费曼说:吴健雄实验“是一个疯狂的实验,不需要浪费时间在那上面。”他还建议以10000:1来赌这个实验绝不会成功。

杨振宁先生提到的大物理学家Bragg,即为1915年诺贝尔物理学奖得主威廉·劳伦斯·布拉格教授。可惜的是,我未能找到布拉格对吴健雄实验“冷嘲热讽”的相关资料。

理查德·费曼是才华横溢、有史以来最多产的科学教师
威廉·劳伦斯·布拉格25岁时和他的父亲威廉·亨利·布拉格共同获得1915年诺贝尔物理学奖

 

半年过后的1957年1月,大物理学家泡利在“宇称不守恒”的实验结果面前认输了。1月19日,他亲笔致信吴健雄恭贺她的成功,接受了“弱相互作用中左右不再对称”的颠覆性结论。大物理学家费曼,也同样有风度地承认自己是输家。就李政道和杨振宁关于宇称问题所做出的主要贡献,及吴健雄实验为“宇称不守恒”所提供的“第一份证据”,美国理论物理学家阿伯拉罕·派斯以史家的雄辩口吻,于1957年年底写道:原理再次被判明是一种偏见

泡利与费曼的低头认输,距今已整整65年。而泡利,也早在认输后的翌年——1958年就去世了。不过,泡利是带着一个深深的迷惑离开人世的;他的迷惑是:“自然界为什么只让宇称守恒在弱相互作用中不成立,而在强相互作用中却仍然成立?”

泡利和费曼生前决不会预料到,65年来的全球物理学界也都没有预料到,65年后的今天,会有一位土生土长的中国人,公然为泡利和费曼擂鼓喊冤鸣不平,并为65年前的那桩“铁案”作出新裁决——泡利和费曼对左右对称原理曾经的坚信,是完全对头的;左右对称原理,是一条普适的正确原理,而绝非是“一种偏见”。

现在人们都知道,关于弱相互作用中左右是否对称,李政道和杨振宁所做的主要贡献,就是指出:关键在于要去测量一个叫做“贋标量”的物理量,该物理量的实际表现,将给出关于左右是否对称的判决性结果。吴健雄的主要贡献,则是率先按照李政道和杨振宁提出的实验原理,在钴60核的衰变中,测量了相关的贋标量项,并在第一时间宣告:实验结果毋庸置疑地证明了弱相互作用中左右并不对称。

完全可以想见,与整个物理学界一样相信左右变换下存在贋标量的泡利和费曼,是决然无法对李政道和杨振宁的理论贡献,及吴健雄的实验判决作出像样的质疑的。他们可做的,就是带着深深的迷惑,去接受迅即传遍全世界的“宇称不守恒”之新的福音。

而今天的我,之所以敢于和能够对65年前的旧公案进行重新审理和给出再审裁定,其理由和底气是:我对左右变换中的重要概念——贋矢量和贋标量作出了否决(详见我的专著——《物理学分立对称性新论》,2022年5月出版)。如果我的否决是对的,则我有判词如下:

根据现有理论,弱相互作用中左右是否对称,完全取决于贋标量的表现。也就是说,倘若弱相互作用中只有标量而没有赝标量,则左右对称就妥妥地确保无虞。

基于我的理论成果,左右变换下不存在贋标量。由此即可断言,与其它三种相互作用中一样,弱相互作用中左右也是对称的。也因此,李政道和杨振宁关于测量赝标量的建议,乃是不能成立的误识。而吴健雄实验对所谓“赝标量”的测量,实际上乃是对标量的测量。在左右变换下,标量与贋标量的区别,极为简单也很明显,就是只差一个负号:标量保持不变,而贋标量则改变符号。显然,当吴健雄测量结果中的符号摇身一变后,其所证明的事实,就恰恰是左右对称活得好好的。

下完了判词,也要讲讲情谊。我的家乡常熟,毗邻太仓。我称吴健雄先生为老乡,毫不为过。但是,面对科学问题,我想说的,只能是:我爱我师,但我更爱真理;我亲老乡,但我更亲真理。

2022年7月10日 于北京家中

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