第一章 物理史話 【15】

1964年美國科學家克羅寧和瓦爾發現K介子的衰變中連CP聯合守恆也不服從。他們共同獲得1980年度諾貝爾物理學獎。許多諾貝爾物理學獎是因為顯示出「宇宙並不象我們預計的那麼簡單」的規律而被授予的。

1964年科學家提出了電荷宇稱不守恆，但一直還沒有能力給予直接證明。歷來無用置疑的CPT守恆竟然也會出麻煩，這到底是不可思議，還是必然的自然規律，科學永遠在不斷的創新中進步。

1996年歐洲核子研究所宣布製造出九顆反氫原子，成為轟動全球的科技大新聞。反物質存在與否成了物理學界新的一個研究課題。在描述一切微觀粒子的量子場論中，從狄拉克方程可以推導出反粒子的概念。通常說法是每個類型的物質粒子都有與其相應的反粒子，當它與粒子碰撞時它們就湮滅，只留下能量。如果反粒子存在則反原子、反物質、反星球、反星系全要出現了。然而所有這些，天文學家卻從來也沒有觀察到過。20世紀60年代蘇聯物理學家薩哈羅夫說：「源於宇宙大爆炸初期由於CP不守恆（電荷、宇稱不守恆）形成的粒子和反粒子有十億分之一的微小差異，相互湮滅后僅留下1個粒子，構成了宇宙，所以見不到反物質世界。」他得到不少人支持。但是美籍華裔物理學家丁肇中（1936年生～）不以為然，他認為薩氏理論很難證實。丁博士是以尋找稀奇物質著稱的，1976年他因發現丁粒子而獲得諾貝爾物理學獎。他牽頭研製了反物質頻譜儀進行宇宙射線太空實驗。重點希望放在只可能產生於反恆星的反碳核上；人們拭目以待是否真有這種足以傾翻宇宙學的反粒子存在？試驗從2001年2月在阿爾法國際空間站上，進行為期三年的探測。同時擔負有搜索暗物質的重任。

暗物質是擺在天體研究者面前的兩大謎之一。第一個謎是類星體，最早發現於1961年，體積與太陽差不多，能量卻超過太陽1018倍，亮度可達1000個銀河系亮度的總和，推斷其壽命有1000萬年，已知宇宙中至少有100萬個類星體，它們的發能方式是遠遠超過核能的人類尚不了解的方式，人類對類星體仍一無所知。第二個謎就是暗物質，它佔據有人類已知物質九倍以上的質量，而人們用光學、紅外線、放射等手段都發現不了遍布宇宙中的它們。

目前，人類已經具備了對小至10＾（－17）米的微粒，大到150億光年（1.439＾1027米）左右的整個宇宙進行研究。而牛頓的運動方程、麥克斯韋方程、愛因斯坦的狹義相對論與廣義相對論方程、狄拉克方程和其它五、六個方程則都是物理學理論的最重要的組成部分。

20世紀物理科學在經典物理學的基礎上取得了四大突破：一、相對論在宏觀宇宙中突破了經典力學的時空觀，建立了新的引力理論。二、量子力學突破了經典學的直觀描述方式及單值決定論，用概率波揭示了微觀世界的統計性規律。三、量子場論突破了經典物理中粒子與場（波）的對立，揭示了物質世界的起源的統一理論範疇。四、對對稱和守恆量的認識的突破，成為探索未來奧秘的銳利武器。

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