正文

第五章 宇宙對稱論

萬維宇宙 作者:云寒 著


  我們在這世界上所看到的這一切秩序,這一切美,是從哪里來的呢?

  ——牛頓

  一、因果悖論

  宇宙中因果報應(yīng)政策如何確定?

  如果時間是一個維度,那么事物的發(fā)展是隨著時間變化而變化的,那么就肯定存在因果報應(yīng)。中華文化有很多著名的因果論:

  《易經(jīng)》曰:積善之家,必有余慶;積惡之家,必有余殃。

  《尚書》曰:天作孽,猶可違;自作孽,不可活。

  《老子》曰:禍莫大于不知足,咎莫大于欲得?!短细袘?yīng)篇》曰:禍福無門,唯人自召;善惡之報,如影隨形。

  《楞嚴(yán)經(jīng)》曰:善有善報,惡有惡報,莫言不報,時刻未到。

  地藏菩薩曰:人心生一念,天地盡皆知;善惡若不報,乾坤必有私。

  世界很多著名的哲學(xué)家也認(rèn)為,所謂道德也是抽象的,如果沒有因果報應(yīng),那么道德就不存在防御的下限。人一旦不怕死,什么壞事、惡事都能干的出來。所以不相信因果報應(yīng)的社會是可怕的,因為法律、道德都是事后的正義,如果做了壞事不受到懲罰,又活的很舒服,那么就等于引誘更多的人選擇犯罪。

  可是因果報應(yīng)現(xiàn)象,又是極其不對稱:一方面,社會上存在大量的壞人,干盡壞事,享足好處,竟然沒有惡運(yùn);一方面,也有很多的好人,一輩子老老實實卻總被人欺負(fù),又沒有好報。如何解釋?

  云寒創(chuàng)造一個因果悖論:螞蟻和大象悖論。一頭大象踩死了一只螞蟻,那么宇宙應(yīng)該如何制訂因果報應(yīng)政策呢?

  如果從生命平等的角度考慮,螞蟻應(yīng)該將大象也踩死一次。這個政策從兩個生命平等的角度來說,報應(yīng)是公平對稱的,可是從兩個生命內(nèi)含的物質(zhì)數(shù)量上看是不對稱。螞蟻的細(xì)胞很少,原子也很少,大象的細(xì)胞很多,原子更多,那么出現(xiàn)互相踩死一次是不對稱的。

  如果從物質(zhì)平等的角度考慮,比如大象的原子數(shù)是螞蟻的一億倍,那么規(guī)定大象可以踩死一只螞蟻一億次,然后螞蟻再踩死一頭大象一次,這個政策從原子數(shù)量上看是對稱的,可螞蟻也冤枉。同樣是生命,憑什么大象要踩死我一億次,我才能踩死它一次呢?上天!你太不公平了吧!

  結(jié)論:因果報應(yīng)問題既不是沒有,也不是簡單對稱,否則早就解決了。

  二、自然對稱

  1.對稱之美

  在豐富多彩的物質(zhì)世界中,對于各式各樣物體的外形,我們經(jīng)常可以碰到完美勻稱的例子。它們引起人們的注意,令人賞心悅目。每一朵花,每一只蝴蝶,每一枚貝殼都時常使人著迷;蜂房的建筑藝術(shù),向日葵上種子的排列,以及植物莖上葉子的螺旋狀都令我們驚訝。

  仔細(xì)的觀察表明,對稱性蘊(yùn)含在上述各種事例之中,它有最簡單到最復(fù)雜的多種表現(xiàn)形式,是大自然構(gòu)成的基礎(chǔ)。

  花朵具有旋轉(zhuǎn)對稱的特征:花朵繞花心旋轉(zhuǎn)適當(dāng)位置,每一朵花瓣會占據(jù)它相鄰花瓣原來的位置,花朵就自相重合。旋轉(zhuǎn)時達(dá)到自相重合的最小角稱為元角,不同的花這個角不一樣。例如梅花為72°,水仙花為60°。

  很多植物是螺旋對稱的,即旋轉(zhuǎn)某一個角度后,沿軸平移可以和自己的初始位置重合。例如樹葉沿莖桿呈螺旋狀排列,向四面八方伸展,這樣彼此可以不遮擋生存所必需的陽光,這種有趣的現(xiàn)象叫葉序。向日葵的花序或者松球鱗片的螺線形排列是葉序的另一種表現(xiàn)形式。有些植物擁有完美的球狀對稱,如蒲公英的種子。

  蝴蝶是人類喜愛的昆蟲,有左右對稱的闊大翅膀,而且圖案美麗,色彩豐富,喜歡白天在花叢中飛舞。要飛,就得有左右對稱的結(jié)構(gòu);翅膀大,又很薄很輕,很節(jié)能。蝴蝶雙翅的彩色圖案是裝飾性的,如不對稱也不影響它的結(jié)構(gòu)功能。常見蝴蝶的左右翅膀的結(jié)構(gòu)是對稱的,而且翅膀上的圖紋與顏色也是左右對稱的。

  蜂巢是由一個個正六邊形對稱排列組合而成的建筑物,每個正六邊形大小統(tǒng)一、上下左右距離相等,這種結(jié)構(gòu)最緊密有序,也最節(jié)省材料。

  結(jié)論:自然是充滿對稱的,對稱是自然美的一種基本形式。

  2.人體對稱

  人體是左右結(jié)構(gòu)對稱,所謂左右對稱,實際上是左右鏡像對稱??梢韵胂髮⒅绷⒌娜藦闹虚g加一個雙面鏡把人分成左右兩半,那么左邊的鏡像能與右邊重合,人的左右兩半也都能與鏡中之像重合。人的左右如不對稱,便成殘疾,如小兒麻痺癥患者,行動就很困難。

  人體除結(jié)構(gòu)對稱之外,還有功能對稱。人的左右眼和左右腦具有對稱性,當(dāng)外界光學(xué)圖像在視網(wǎng)膜上成倒像,由視網(wǎng)膜中的錐、桿細(xì)胞接收后,再由視覺神經(jīng)傳入大腦。左、右眼靠鼻子一側(cè)視網(wǎng)膜的信息經(jīng)交叉?zhèn)魅胂喾匆粋?cè)的半個大腦,而靠太陽穴側(cè)視網(wǎng)膜的信息不經(jīng)交叉而進(jìn)入本方的大腦。經(jīng)大腦處理,使人看到眼前的實體景物。

  當(dāng)人的兩只眼睛同時去看同一個物體,由于兩眼有一定的橫向距離,使兩眼視網(wǎng)膜上的圖像略有差別,經(jīng)大腦處理使人具有立體感。加上時間概念,使人看出外界物體運(yùn)動的速度、加速度和方向,能把飛來的乒乓球打回去。人由于有對稱結(jié)構(gòu)的雙眼,才能有立體感的功能,才能欣賞美景。

  人的兩耳對稱生長于頭部兩側(cè),使人有感受立體聲的功能,可以覺察到音源傳來的方向。對動物來說,雙眼和雙耳的立體功能非常重要。

  對稱功能是生存競爭的需要,是生物進(jìn)化的結(jié)果。左右結(jié)構(gòu)對稱,才能跑得快,飛得起來;左右眼圖像的立體感和距離感,使它能夠準(zhǔn)確捕捉食物;左右耳的聲音疊加,使它能躲避來犯之?dāng)场?/p>

  結(jié)論:人體是對稱的,對稱功能是大多數(shù)動物所具有的。

  3.語言對稱

  世界各國語言都有大量的對稱詞,特別是形容詞,好對壞,大對小,上對下等對稱。文章中大量采用對稱語言能使形式美麗、結(jié)構(gòu)合理。

  中國的對聯(lián)是最能反映語言對稱,選兩幅對聯(lián)為例:

  風(fēng)聲、雨聲、讀書聲,聲聲入耳;家事、國事、天下事,事事關(guān)心。海納百川,有容乃大;壁立千仞,無欲則剛。至于唐詩、宋詞中的對稱語言就更多,選唐代李商隱的幾首詩句為例:

  春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干。

  身無彩鳳雙飛翼,心有靈犀一點通。

  星沉海底當(dāng)窗見,雨過河源隔座看。

  莊生曉夢迷蝴蝶,望帝春心托杜鵑。

  選幾句宋詞為例:

  生當(dāng)做人杰,死亦為鬼雄。

  落花人獨(dú)立,微雨燕雙飛。

  人有悲歡離合,月有陰晴圓缺。

  無可奈何花落去,似曾相識燕歸來。

  四大名著之首的紅樓夢能千古不朽,內(nèi)容好是一方面,詩詞好是其特色:

  假作真時真亦假,無為有處有還無。

  春恨秋悲皆自惹,花容月貌為誰妍。

  儂今葬花人笑癡,他年葬儂知是誰。

  厚地高天,堪嘆古今情不盡。

  癡男怨女,可憐風(fēng)月債難償。

  茜紗窗下,公子多情;黃土攏中,女兒薄命。

  結(jié)論:語言對稱是文章優(yōu)美的一種重要形式。4.其他對稱在人類幾千年的文明歷史中,創(chuàng)建并弘揚(yáng)了以“對稱”為主題的民族文化和藝術(shù)。歷代古都城池和皇宮內(nèi)院的整體布局,輝煌雄宏的樓、堂、殿、閣的建筑設(shè)計,遍布城鄉(xiāng)山村精巧秀美的寺、廟、亭、塔的造型藝術(shù),這些都是“對稱”文化的佳作。

  流傳千古的著名建筑物大多也是極具對稱美的,比如中國的故宮、天壇、頤和園的長廊,埃及的大金字塔,羅馬的角斗場。

  故宮是世界上最大的對稱建筑群,它有縱貫?zāi)媳钡闹休S線,建筑物按此線依次對稱排列,呈現(xiàn)皇家氣魄。此線上有個“至尊點”,此點是在“金鑾殿”內(nèi)的明清兩朝皇帝的座位。皇帝坐北朝南,此點之南為“前”,之北為“后”。前有午門、天安門、前門等,前門之左有“崇文門”,右有“宣武門”。文武百官上朝時亦按左文右武,有序排列在兩廂。

  放眼宏觀和微觀世界可以發(fā)現(xiàn),銀河系、太陽系、地球、人、鳥、虎、魚、青蛙、蛔蟲、蒼蠅、蛐蛐、樹葉、鮮花、蝴蝶、貝殼、雞蛋、種子、細(xì)胞等等,都是對稱的物體。

  結(jié)論:自然對稱是一種和諧、一種美感、一種秩序。

  三、科學(xué)對稱

  1.?dāng)?shù)學(xué)對稱

  古希臘畢達(dá)哥拉斯學(xué)派早就從數(shù)學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)和諧之美,稱一切立體圖形中最美的是球體,一切平面圖形中最美的是圓形。

  用物理學(xué)中對稱操作來證明,它們是最完美的。對球體來說,通過球心的任何直線都可以成為旋轉(zhuǎn)對稱軸,轉(zhuǎn)動到任何角度都可以和原圖重合。任何通過球心的平面,都是把球分成兩半的鏡像對稱面,這就證明球體是立體圖形中最完美的對稱。

  同樣,在圓所在的平面,通過圓心豎立一根對稱軸,按此軸旋轉(zhuǎn)至任何角度,都與原圖重合,就像沒有轉(zhuǎn)過一樣;含對稱軸的任何平面都是鏡像對稱面??梢姡瑘A是平面圖形中最完美的對稱。

  幾何學(xué)中,有圓、橢圓、正方形、矩形、梯形、三角形、圓錐、圓柱等各種對稱圖形。代數(shù)中,有一元二次方程兩個根的對稱、方程的對稱函數(shù),甚至還有專門關(guān)于對稱性的數(shù)學(xué)理論——群論。最簡單的數(shù)學(xué)對稱:正數(shù)與負(fù)數(shù)對稱,奇數(shù)與偶數(shù)對稱,有理數(shù)與無理數(shù)對稱,實數(shù)與虛數(shù)對稱,加法運(yùn)算和減法運(yùn)算對稱,乘法運(yùn)算和除法運(yùn)算對稱,根號運(yùn)算和冪運(yùn)算對稱。

  結(jié)論:數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)是對稱的,數(shù)學(xué)的規(guī)律也是對稱的。

  2.物理對稱

  在物理學(xué),特別是晶體學(xué)中,對稱是有嚴(yán)格的定義。光有相同部分并不一定是對稱,對稱是指有規(guī)律的重復(fù)。

  晶體中的原子數(shù)目很大而且有嚴(yán)格的空間排列,因此只需要畫部分的原子排列圖像就能代表晶體結(jié)構(gòu)。對此圖像進(jìn)行操作,如操作后的圖像與原圖像無法區(qū)分,則稱之為對稱。這類操作可以是平移、旋轉(zhuǎn)、鏡像和它們的復(fù)合操作,而操作所得的對稱被稱為:平移對稱、旋轉(zhuǎn)對稱、鏡像對稱等。

  通常晶體中的原子排列有周期性,可用三個坐標(biāo)軸的晶胞單元來體現(xiàn)。沿坐標(biāo)軸每平移一單元,平移后的圖像與原圖完全重合,這種操作可繼續(xù)下去,這就是平移對稱。如在原子排布空間取一根直線為旋轉(zhuǎn)軸,當(dāng)轉(zhuǎn)至360°/n(n為正整數(shù))時,此空間排布與原排布完全重合,表示符合對稱操作。繼續(xù)操作,應(yīng)可重復(fù)n次,稱作n次對稱或n重對稱。如雪花有六重對稱。

  在晶體中,既要滿足五重對稱,又要滿足平移對稱是不可能的。在生物界,五重對稱的花很多,因為它不需要滿足平移對稱。

  長期以來,物理學(xué)家們所信守的準(zhǔn)則是:與一個丑陋的數(shù)學(xué)理論相比,一個優(yōu)美的數(shù)學(xué)理論更有可能是真的。奇怪的是,對自然規(guī)律中對稱的追尋不但沒有使人類誤入歧途,反而對宇宙的秘密有了最基本的認(rèn)識。

  “作用力等于反作用力”在機(jī)械學(xué)中占統(tǒng)治地位;在數(shù)軸上,與正數(shù)相對的是負(fù)數(shù),它們?nèi)缤瑢\生兄弟一般;在粒子的世界里,物理學(xué)家們的信條也是正確的。正是因為確信對稱的存在,1928年英國物理學(xué)家保羅•狄拉克才提出存在反物質(zhì)的假設(shè),并且這個假設(shè)在以后科學(xué)實驗中被證明是正確的:1932年,人們在宇宙射線中首次發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)粒子的存在。

  結(jié)論:對稱是物理學(xué)研究的基本形式。

  3.規(guī)律對稱

  以牛頓定律為例,無論怎么轉(zhuǎn)動物體,物體的運(yùn)動都遵從牛頓定律,因此,牛頓定律具有旋轉(zhuǎn)對稱性;鏡子里和鏡子外物體的運(yùn)動都遵從牛頓定律,牛頓定律又具有鏡像對稱性;物體在空間中任意移動后,牛頓定律仍然有效,牛頓定律也具有空間平移對稱性;在不同的時間,昨天、今天或明天,物體的運(yùn)動也都遵從牛頓定律,牛頓定律還具有時間平移對稱性……其他的物理定律也都有類似的情況。

  對稱性常常使得我們不必精確地求解就可以獲得一些知識,使問題得以簡化。例如,一個無阻力的單擺擺動起來,其左右是對稱的。因此,不必求解就可以知道,向左邊擺動的高度與向右邊擺動的高度一定是相等的,從正中間擺動到左邊最高點的時間一定等于擺動到右邊最高點的時間,左右兩邊相應(yīng)位置處單擺的速度和加速度也一定是相同的……

  物理定律的這些對稱性其實也意味著物理定律在各種變換條件下的不變性,由物理定律的不變性,我們可以得到一種不變的物理量,叫守恒量,或叫不變量。

  例如,空間旋轉(zhuǎn)最重要的參數(shù)是角動量,如果一個物體是空間旋轉(zhuǎn)對稱的,它的角動量必定是守恒的,因此,空間旋轉(zhuǎn)對稱對應(yīng)于角動量守恒定律。再如,如果把瀑布水流功率全部變成電能,在任何時候,同樣水流的發(fā)電功率都是一樣的,這個能量不會隨時間的改變而改變,因此,時間平移對稱對應(yīng)于能量守恒。還有,空間平移對稱對應(yīng)于動量守恒,電荷共軛對稱對應(yīng)于電量守恒,如此等等。

  物理定律的守恒性具有極其重要的意義,有了這些守恒定律,自然界的變化就呈現(xiàn)出一種簡單、和諧、對稱的關(guān)系,也就變得易于理解了??茖W(xué)家在科學(xué)研究中,對守恒定律有一種特殊的熱情和敏感,一旦某一個守恒定律被公認(rèn)后,人們是極不情愿把它推翻的。

  因此,當(dāng)我們明白了各種對稱性與物理量守恒定律的對應(yīng)關(guān)系后,也就明白了對稱性原理的重要意義,無法設(shè)想:一個沒有對稱性的世界,物理定律也變動不定,那該是一個多么混亂、令人手足無措的世界!

  物理定律對稱性與物理量守恒定律的對應(yīng)關(guān)系,是一位德國女?dāng)?shù)學(xué)家艾米•諾特在1918年首先發(fā)現(xiàn)的,因此被稱為諾特定理。自那以后,物理學(xué)家們已經(jīng)形成了這樣一種思維定式:只要發(fā)現(xiàn)了一種新的對稱性,就要去尋找相應(yīng)的守恒定律;反之,只要發(fā)現(xiàn)了一條守恒定律,也總要把相應(yīng)的對稱性找出來。

  諾特定理將物理學(xué)中“對稱”的重要性推到了前所未有的高度。不過,物理學(xué)家們似乎還不滿足,1926年,又有人提出了宇稱守恒定律,把對稱和守恒定律的關(guān)系進(jìn)一步推廣到微觀世界。

  在微觀世界里,基本粒子有三個基本的對稱方式:一個是粒子和反粒子互相對稱,即對于粒子和反粒子,定律是相同的,這被稱為電荷(C)對稱;一個是空間反射對稱,即同一種粒子之間互為鏡像,它們的運(yùn)動規(guī)律是相同的,這叫宇稱(P);一個是時間反演對稱,即如果我們顛倒粒子的運(yùn)動方向,粒子的運(yùn)動是相同的,這被稱為時間(T)對稱。

  結(jié)論:物理規(guī)律是對稱的。

  4.情感對稱

  心理學(xué)研究表明:人的情緒是一個鐘擺,往快樂的一邊擺動得越高,往抑郁的一邊擺動得也就越高,這是非常符合情感的對稱現(xiàn)象。所以當(dāng)你試圖要控制這種擺動,期望自己永遠(yuǎn)停留在快樂的一邊時,實際上你離痛苦的危險也就不遠(yuǎn)了。

  人對財富的欲望也如此,你認(rèn)為擁有的財富越多就越快樂,即使你生前財富無損,但是你總有死去的一天,你死的時候就意味你將喪失的財富也越多。也就是說,如果你以擁有財富為快樂,那么當(dāng)死亡來臨之時,也就是與快樂對稱的痛苦來臨的時候。

  名利都是如此,一個乞丐死的時候痛苦是最少的,因為他擁有的很少,失去的也很少;一個總統(tǒng)或者國王死的時候痛苦是最多的,因為他擁有的很多,失去的也很多。

  森林比丘說:“人的感覺就像一條蛇,蛇頭是痛苦,蛇尾是快樂。人們往往總想去抓住蛇尾,可是在去抓蛇尾的時候,蛇頭反過來會咬你。”結(jié)論:情感是對稱的。

  四、對稱非對

  1.手性非對

  偏手性是由法國著名微生物學(xué)家路易·巴斯德發(fā)現(xiàn)的,他注意到一些分子具有使光偏向不同方向的兩種結(jié)構(gòu)形式。盡管這些分子的化學(xué)成分相同,但是在結(jié)構(gòu)上它們是彼此的鏡像——我們無法用這樣一個分子填充被另一個分子占據(jù)的空間,就像我們的右手永遠(yuǎn)無法插進(jìn)左手手套里一樣。

  “左撇子”分子在偏振面上向左旋轉(zhuǎn),而“右撇子”分子則向右旋轉(zhuǎn)。自然界中的糖分子絕大多數(shù)是“左旋的”,而大部分氨基酸是“右旋的”。此外,我們的身體也適應(yīng)了食物的“偏向性”,它根本就不會接受一塊“左右顛倒了的”面包。

  分子神秘的“偏向性”也表明生活中更多的是不對稱,而不是對稱。人類的偏手性以一種方式說明了我們的左右兩側(cè)身體并不是彼此真正的鏡像,在我們完全對稱的外表下隱藏著驚人的不對稱。例如,我們的心臟和脾臟幾乎總是位于體內(nèi)中間偏左的位置,而我們的肝臟和胰腺則處在身體的右側(cè)。人類的大腦功能同樣是不對稱,大多數(shù)人的語言中心都位于大腦的左側(cè)。

  自然中的對稱也以多種多樣的方式被打破:如豹、狗、貓身上的斑點與花紋并不嚴(yán)格對稱,比目魚的兩個眼睛長在一邊。除了這種形體的位置不對稱外,還有一種有趣的時間上的不對稱,如大多數(shù)鳥飛行時都是同時拍打雙翅的,但奇怪的是,燕子和蝙蝠卻是交替著拍打雙翅。蝴蝶翅膀的圖紋與顏色是對稱的,但在中、南美洲,有不少蝴蝶翅膀的圖紋與顏色是左右不對稱的,這并不影響它們的飛行,這是裝飾性的不對稱。

  如何解釋這些不對稱現(xiàn)象是生物學(xué)家面臨的一大難題。對稱一目了然,不對稱則微妙得多。例如,大多數(shù)的人習(xí)慣于用右手,而使用左手的人僅占世界人口的11%。為什么很多人習(xí)慣用右手,而左撇子似乎并沒有生存上的缺陷?左手與右手的使用概率卻極不相同,為何比例如此懸殊?

  一種理論認(rèn)為,在人類進(jìn)化過程中,慣用右手的人在戰(zhàn)場上的死亡率較低,因為他們用右手拿武器與敵人搏斗,左手拿盾牌保護(hù)位于身體左側(cè)的心臟。但麻煩的是,另一種理論與上述理論完全相反。它認(rèn)為,左撇子在戰(zhàn)場上更有優(yōu)勢,在一個被慣用右手的人主宰的世界上,占絕對少數(shù)的左撇子往往會取勝,因為他們在戰(zhàn)場上總能進(jìn)行出人意料的抵抗。至少有一些支持這一論點的數(shù)據(jù),左撇子在體育賽事中取得了與其人數(shù)不相稱的巨大勝利。

  自然界的20種氨基酸中,有19種都存在兩種構(gòu)型,即左旋型和右旋型。在非生物反應(yīng)產(chǎn)生氨基酸的實驗中,左旋和右旋兩種類型出現(xiàn)的幾率是均等的,但在生命體中,19種氨基酸驚人一致地全部呈現(xiàn)左旋型(除了極少數(shù)低級病毒含有右旋型氨基酸)。無疑,生命對左旋型有著強(qiáng)烈的偏愛。

  有人提出,生命起源時,氨基酸呈左旋型其實是隨機(jī)的,它不過是順應(yīng)了地球圍繞太陽轉(zhuǎn)的磁場方向。但多數(shù)科學(xué)家卻認(rèn)為,左旋型和右旋型的不對稱意味著這兩種能量存在著高低。通常認(rèn)為,左旋型能量較低,也較穩(wěn)定,穩(wěn)定則容易形成生命。

  更令人費(fèi)解的是,雖然構(gòu)成生命體的蛋白質(zhì)氨基酸分子都是左旋型的,但組成核酸的核糖和脫氧核糖分子卻都是右旋型的——盡管天然的糖中左旋和右旋的幾率幾乎相同。

  如果說偏手性為何存在的問題尚未解決的話,那么它是如何形成的問題同樣沒有解決。胚胎最初形成時完全是對稱的,為了最終發(fā)育成不對稱的特征,它還必須能識別自己,即如何將原子安排到合適的左右位置。

  看來,上帝對左右真的是有所偏愛的,如果事事處處都要達(dá)到絕對的平衡對稱,“萬物之靈”的生命就不會產(chǎn)生了。

  結(jié)論:分子結(jié)構(gòu)存在同分異構(gòu)體,形成手性差異,而自然對手性的選擇是不對稱的。

  2.宇稱非對

  宇稱就是指一個基本粒子與它的“鏡像”粒子完全對稱,人在照鏡子時,鏡中的影像和真實的自己總是具有完全相同的性質(zhì)——包括容貌、裝扮、表情和動作。同樣,一個基本粒子與它的“鏡像”粒子的所有性質(zhì)也完全相同,它們的運(yùn)動規(guī)律也完全一致,這就是“宇稱守恒”。

  假如一個粒子順時針旋轉(zhuǎn),它的鏡像粒子從鏡中看起來就是逆時針旋轉(zhuǎn),但是這個旋轉(zhuǎn)的所有定律都是相同的,因此,鏡內(nèi)鏡外的粒子是宇稱守恒的。按照諾特定理,與空間反射不變性對應(yīng)的就是宇稱守恒。

  在某種意義上,我們可以把同一種粒子下的個體粒子理解成彼此互為鏡像的。假設(shè)一個電子順時針方向自旋,另一個電子逆時針方向自旋,一個電子就可以把另一個電子當(dāng)成鏡像中的自己,就像人通過鏡子看自己一樣。由此推斷,根據(jù)宇稱守恒理論,所有電子自身環(huán)境和鏡像環(huán)境中都應(yīng)該遵循同樣的物理定律,其他粒子的情況也是如此。

  很早就有人提出了牛頓定律具有鏡像對稱性。不過,以前科學(xué)家們提出的那些具有鏡像對稱的物理定律大多是宏觀的,而宇稱守恒則是針對組成宇宙間所有物質(zhì)的最基本的粒子。如果物質(zhì)最基本層面的對稱能夠成立,那么對稱就成為宇宙物質(zhì)的根本屬性。

  現(xiàn)代物理將物質(zhì)間的相互作用力分為四種:引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力。在強(qiáng)力、電磁力和引力作用的環(huán)境中,宇稱守恒理論都得到了很好的驗證:粒子在這三種環(huán)境下表現(xiàn)出了絕對的、無條件的對稱。

  在普通人眼中,對稱是完美世界的保證;在物理學(xué)家眼中,宇稱守恒如此合乎科學(xué)理想。于是,弱力環(huán)境中的宇稱守恒雖然未經(jīng)驗證,也理所當(dāng)然地被認(rèn)為遵循宇稱守恒規(guī)律。

  20世紀(jì)50年代初,科學(xué)家們從宇宙射線里觀察到兩種新的介子:θ和τ。這兩種介子的自旋、質(zhì)量、壽命電荷等完全相同,很多人都認(rèn)為它們是同一種粒子。但是,它們卻具有不同的衰變模式,θ衰變時會產(chǎn)生兩個π介子,τ則衰變成三個π介子,這說明它們遵循著不同的運(yùn)動規(guī)律。

  假使τ和θ是不同的粒子,它們怎么會具有一模一樣的質(zhì)量和壽命呢?而如果承認(rèn)它們是同一種粒子,又怎么會具有完全不一樣的運(yùn)動規(guī)律呢?

  為了解決這一問題,物理學(xué)界曾提出過各種不同的想法,但都沒有成功。物理學(xué)家們都小心翼翼地繞開了“宇稱不守恒”這個可能。當(dāng)時的物理學(xué)家們不能想象:一個電子和另一個電子的運(yùn)動規(guī)律不一樣嗎?或者一個介子和另一個介子的運(yùn)動規(guī)律不一樣嗎?

  1956年,李政道和楊振寧兩位物理學(xué)家在深入細(xì)致地研究了各種因素之后,大膽地斷言:θ和τ是完全相同的同一種粒子(后來被稱為K介子),但在弱相互作用的環(huán)境中,它們的運(yùn)動規(guī)律卻不一定完全相同。通俗地說,這兩個相同的粒子如果互相照鏡子的話,它們的衰變方式在鏡子里和鏡子外居然不一樣!即“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇稱不守恒的。

  類比說明:假設(shè)有兩輛互為鏡像的汽車,汽車A的司機(jī)坐在左前方座位上,油門踏板在他的右腳附近;汽車B的司機(jī)則坐在右前方座位上,油門踏板在他的左腳附近。

  汽車A的司機(jī)順時針方向開動點火鑰匙,把汽車發(fā)動起來,并用右腳踩油門踏板,使得汽車以一定的速度向前駛?cè)?;汽車B的司機(jī)也做完全一樣的動作,只是左右交換一下,他反時針方向開動點火鑰匙,用左腳踩油門踏板,并且使踏板的傾斜程度與A保持一致。現(xiàn)在,汽車B將會如何運(yùn)動呢?

  大多數(shù)人會認(rèn)為,兩輛汽車應(yīng)該以完全一樣的速度向前行駛。遺憾的是,在粒子世界里,汽車B將以完全不同的速度行駛,方向也未必一致!粒子世界就是這樣不可思議地展現(xiàn)了宇稱不守恒。

  最初,“θ-τ”粒子只是被作為一個特殊例外,人們還是不愿意放棄整體微觀粒子世界的宇稱守恒。此后不久,物理學(xué)家吳健雄用一個巧妙的實驗驗證了“宇稱不守恒”,吳健雄用兩套實驗裝置觀測鈷60的衰變,她在極低溫下用強(qiáng)磁場把一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉(zhuǎn)向左旋,把另一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉(zhuǎn)向右旋,這兩套裝置中的鈷60互為鏡像。

  實驗結(jié)果表明,這兩套裝置中的鈷60放射出來的電子數(shù)有很大差異,而且電子放射的方向也不能互相對稱,證實了弱相互作用中的宇稱不守恒。

  從此,“宇稱不守恒”才真正被承認(rèn)為一條具有普遍意義的基礎(chǔ)科學(xué)原理。不過,究竟粒子為什么在弱相互作用下會出現(xiàn)宇稱不守恒呢?根本原因至今仍然是個謎。

  結(jié)論:宇稱不守恒說明弱相互作用的鏡像不對稱。

  3.粒子非對

  根據(jù)大爆炸宇宙創(chuàng)生理論,基本粒子是從能量中成對地產(chǎn)生的,每產(chǎn)生一個正粒子就會產(chǎn)生一個反粒子。目前,科學(xué)家在實驗室中制造粒子時也是這樣,正、反粒子總是成對產(chǎn)生。

  同時我們知道,正、反粒子相遇時會雙雙湮滅成光子并釋放能量,這是大爆炸的逆過程。既然這樣,宇宙中就永遠(yuǎn)不會有物質(zhì)生成,但實際上宇宙中卻有恒星、行星等大量物質(zhì)。為此,一些科學(xué)家曾設(shè)想,因為某種還不知道的原因,正、反粒子生成后就彼此分開了,它們天各一方,各自形成各自的物質(zhì),這就是正、反物質(zhì)各半的對稱宇宙論。

  但是,迄今既沒有獲得正、反粒子分離的機(jī)制,也沒有觀測到由反物質(zhì)組成的行星、恒星和星系。而另一方面卻誕生了物質(zhì)對稱破缺的理論,認(rèn)為在大爆炸的超高溫度下,正粒子比反粒子的產(chǎn)生幾率大10億分之一。正是這多出的10億分之一的正粒子,構(gòu)成了宇宙中的物質(zhì),到此,對稱宇宙論已基本失寵了。

  結(jié)論:能量可以產(chǎn)生粒子和反粒子,但產(chǎn)生的數(shù)量不對稱。

  4.時間非對

  日常生活中,時間之箭永遠(yuǎn)只有一個朝向,“逝者如斯”,老人不能變年輕,打碎的花瓶無法復(fù)原,過去與未來的界限涇渭分明。不過,在物理學(xué)家眼中,時間卻一直被視為是可逆轉(zhuǎn)的。比如說一對光子碰撞產(chǎn)生出一個電子和一個正電子,而正負(fù)電子相遇則同樣產(chǎn)生一對光子,這兩個過程都符合基本物理學(xué)定律,在時間上是對稱的。如果用攝像機(jī)拍下其中一個過程然后播放,觀看者將不能判斷錄像帶是在正向還是逆向播放——從這個意義上說,時間是沒有方向的。

  物理學(xué)上,將來和過去都是對稱的,牛頓定律、哈密頓方程、馬克斯韋方程、愛因斯坦廣義相對論、狄拉克方程、薛定諤方程等著名的公式,都反映時間是對稱的。

  1998年,物理學(xué)家們首次在微觀世界中發(fā)現(xiàn)了違背時間對稱性的事件。歐洲原子能研究中心的科研人員發(fā)現(xiàn),正負(fù)K介子在轉(zhuǎn)換過程中存在時間上的不對稱性:反K介子轉(zhuǎn)換為K介子的速率要比其逆轉(zhuǎn)過程——即K介子轉(zhuǎn)變?yōu)榉碖介子來得要快。

  結(jié)論:粒子世界物理規(guī)律的對稱性全部破碎了,世界從本質(zhì)上被證明了是不完美的、有缺陷的。

  5.情感非對

  人的痛苦和快樂是對稱的,即有多少快樂就有多少痛苦,但是人對快樂和痛苦的感受是不對稱的。我們常不能忍受痛苦,短暫的痛苦會使我們感覺時間很長,度日如年;我們常期待永遠(yuǎn)快樂,每當(dāng)快樂來臨的時候,我們卻感覺時間太短,一個結(jié)婚儀式、一個生日晚宴、一個獲獎典禮,這些都是我們一直期待的快樂,可真出現(xiàn)了,總感覺不滿足。每當(dāng)盛宴散席的時候,心中總有遺憾,這么美好的感覺為什么這么短呢?

  結(jié)論:情感對稱,而感受不對稱,這是個情感之謎。

  五、對稱本元

  1.絕對對稱

  萬維宇宙是絕對對稱的,單元宇宙對稱和不對稱的現(xiàn)象實際是反映萬維宇宙奇點特征的兩面:它既是“有”也是“無”。

  萬維宇宙“無”的一面說明:萬維宇宙是相當(dāng)于0,世界最對稱的東西就是0,因為沒有,所以才能無限的對稱,是絕對的對稱。

  根據(jù)“無”的特征,萬維宇宙中包含的所有單元宇宙、靜元宇宙之間形成絕對對稱??臻g對稱:宇宙空間是任何方向規(guī)律一致,這說明是球體的特征。物質(zhì)對稱:正電子對稱負(fù)電子,正質(zhì)子對稱負(fù)質(zhì)子,中子對稱反中子(中子與反中子是通過自旋方向來區(qū)分)。已經(jīng)知道的所有基本粒子都是具有反粒子的。

  現(xiàn)代物理學(xué)家目前困惑的原因是有一個對稱沒有敢想,那就是能量對稱。物質(zhì)對稱,即物質(zhì)與反物質(zhì)對稱,但是物質(zhì)與反物質(zhì)一旦見面就會湮滅,形成了能量,這就說明能量是守恒的。能量守恒就會面臨為什么宇宙會有這么多的能量的問題,比如現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為宇宙的基本粒子是1088個。這個結(jié)論只是觀察結(jié)果,不能說明為什么是1088個,必然要導(dǎo)致誰決定宇宙有這么多數(shù)量的問題。

  粒子的數(shù)量這么多,我們又認(rèn)為宇宙誕生時的奇點是無限小的,就必然導(dǎo)致無法解釋奇點是什么?所以根據(jù)萬維宇宙“無”的特征,必然存在負(fù)能量的物質(zhì)。

  云寒認(rèn)為所謂反宇宙應(yīng)該有很多種:

  一是空間相反,即我們的宇宙是膨脹的,他們的宇宙是收縮的;二是物質(zhì)相反,即我們的宇宙是由正物質(zhì)組成的,他們的宇宙是由反物質(zhì)組成的;三是能量相反,即我們的宇宙是正能量,他們的宇宙是負(fù)能量,這樣的宇宙物質(zhì)與我們的宇宙物質(zhì)見面,就會消失,什么都沒有。

  綜合分析,與我們這個單元宇宙對稱的反宇宙有無數(shù)個,我們這個單元宇宙有多少特征就對應(yīng)多少個反宇宙,而且存在一個絕對相反的單元宇宙。

  結(jié)論:萬維宇宙“無”的一面說明萬維宇宙是絕對對稱的。

  2.相對對稱

  萬維宇宙“有”的一面說明:萬維宇宙相當(dāng)于兩個對稱無窮大的單元宇宙,它能以對稱方式形成兩個對稱的宇宙,即正宇宙和負(fù)宇宙。這樣的對稱導(dǎo)致萬維宇宙整體結(jié)構(gòu)仍然符合“無”的特征,但所產(chǎn)生的任何一個單元宇宙就表現(xiàn)出“有”的一面。

  單元宇宙可以看成萬維宇宙一種“有”的形式,它必然表現(xiàn)出不對稱性。因為真正與它對稱的是另一個單元宇宙,所以單元宇宙不僅存在各種物體,也存在物體的各種特征,有總電荷、總能量、總質(zhì)量等等。

  單元宇宙的不對稱表現(xiàn)兩個方面:一方面存在能量、質(zhì)量、時間、空間等參數(shù)就說明它是不對稱;另一方面存在這些參數(shù)的變動,即單元宇宙的能量、質(zhì)量只是相對守恒,在不同的靜元宇宙中是不一樣的,只是差距很小,我們觀察這種差距有難度。

  所以單元宇宙的起源并不需要什么物質(zhì)對稱破缺的理論,因為不能解釋為什么正粒子比反粒子產(chǎn)生的幾率大,而且正好是大10億分之一。真正的原因是單元宇宙是與它的負(fù)宇宙一起生存,這才是真正的完美對稱,但是真正的完美對稱是不能在正宇宙中看到的。

  結(jié)論:萬維宇宙“有”的一面說明單元宇宙是不對稱的。

  3.見對非對

  單元宇宙是不對稱的,它是處于萬維宇宙中,作為它的一個成員,因為受到其他單元宇宙映射的作用,單元宇宙的事物經(jīng)常以相對對稱的形式來反映了萬維宇宙絕對對稱的特征。單元宇宙為什么能出現(xiàn)對稱,核心是靜元事物的映射導(dǎo)致單元宇宙出現(xiàn)相對對稱。

  因此,單元宇宙是相對對稱的,我們看到的任何一個對稱物體也只是相對對稱,比如人的左手和右手對稱,實際這只是近似對稱,沒有任何人的兩只手完全一樣,原子數(shù)和原子結(jié)構(gòu)全部都相同,不可能。

  結(jié)論:單元宇宙事物,對稱是相對的,不對稱是絕對的。看到對稱的事物,要明白這只是近似對稱,實質(zhì)是不對稱。這就是見對非對的解釋,也符合宇宙異質(zhì)論原理。

  4.美的本元

  我們對美感有兩種感覺:一種是對稱美,另一種是不對稱美。

  人的形體是對稱的,設(shè)想一個人少一只眼、或嘴歪在一邊,那一定被認(rèn)為不是很美的。人類對對稱的偏愛不難理解,英國詩人布萊克曾說對稱是一種美,詩人們尋找韻律的對仗和整齊的疊句,正是出于對詩歌形式美的追求。

  對稱是混亂世界里的一個路標(biāo),但過多的對稱會讓人厭倦。很久以來,絕大多數(shù)人已不再生活在原始森林里,而是生活在一個越來越人工化的世界里。這個世界不再雜亂無章,而是井井有條:林蔭大道、屋前的花園、臥室里的布置,還有橋上的欄桿等等,視線所及,無不是對稱的影子。

  盧梭認(rèn)為“對稱是自然和多樣化的敵人”,并支持打破古典主義的模式,倡導(dǎo)浪漫主義運(yùn)動。藝術(shù)家們很早就意識到過多的對稱形式所隱含的危機(jī)。雅典衛(wèi)城中的巴臺農(nóng)神廟被視為對稱的典范,然而,若我們更仔細(xì)地觀察該建筑物,就會發(fā)現(xiàn)建筑師在很多地方為它安排了不對稱的形式。比如,柱子不是直立的,而是向里有些傾斜。有時,對稱性或者平衡性的某種破壞,哪怕是微小破壞,也會帶來不可思議的美妙結(jié)果。

  雖然對稱性反映了不同物質(zhì)形態(tài)在運(yùn)動中的共性,但是,只有對稱性被破壞才能使它們顯示出各自的特性。這正如建筑一樣,只有對稱而沒有對稱性的破壞,建筑物看上去雖然很規(guī)則,但同時卻一定會顯得非常單調(diào)和呆板。只有基本上對稱但又不完全對稱才能構(gòu)成美的建筑。

  不僅在自然界,即使在崇尚完美的人類文明中,絕對對稱也并不討好。一幅看來近似左右對稱的山水畫,能給人以美的享受。但是如果一幅完全左右對稱的山水畫,呆板而缺少生氣,與充滿活力的自然景觀毫無共同之處,根本無美可言。

  生物界里的不對稱是絕對的,而對稱只是相對的,這是由于細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)的不對稱性所引起的。從生物體內(nèi)蛋白質(zhì)等物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)可以清楚地看到,它們一般呈不對稱的結(jié)構(gòu)形式。不對稱原生質(zhì)的新陳代謝活動能力,比起左右對稱的化學(xué)物至少要快三倍。由此可見,不對稱性對生命的進(jìn)化有著重要的意義。

  宇宙充滿了對稱,宇宙同時也充滿了不對稱或被打破了的對稱。液態(tài)水分子有一種球性的對稱,這是水能流動的奧秘所在。當(dāng)水受冷結(jié)冰時,這種完美的對稱就被破壞,而轉(zhuǎn)變成了低層次、如雪花晶體般、六邊形的新對稱。

  維納斯雕像殘缺的雙臂上肢構(gòu)成了一種獨(dú)特的美,從這種意義上來說,或許完美并不意味著絕對的對稱,恰恰是對稱的打破帶來了完美。

  結(jié)論:對稱美和不對稱美其實美的本元都是一樣的,是人類潛意識對萬維宇宙的回歸映射。對稱反映萬維宇宙“無”的特征,它是一種圓滿美;不對稱反映單元宇宙的生命之力,不同就說明有生機(jī),它是生命個體的差異美。我們的追求永遠(yuǎn)是差異追求,即追求不同的生活方式,沒有人對自己的生活全部滿意,我們一直是嘗試改善生活,所謂改善就是追求新的生活。

  對稱中含有不對稱的差異,不對稱中又有對稱的影子,對稱與不對稱的奇妙變換,這就是單元宇宙殘缺的對稱美。

  六、因果本元

  1.宗教傳說

  世界多數(shù)的宗教是有因果報應(yīng)的說法。

  佛教:有因必有果,種什么因,結(jié)什么果。善有善報,惡有惡報。

  基督教:一個人播下什么種子,就會有什么收獲。上帝會依照他的行為而判決的。

  印度教:沒有種植,什么也收成不了;只有你種樹,樹才可能長大。

  猶太教:慷慨的人才是富有的人,供水者,別人也將供給他水。

  因果論并不是宿命論,宿命論認(rèn)為:一切得失成敗,由命運(yùn)之神掌握,努力是沒有用的;因果論則認(rèn)為:所有的果報,不管善惡,都是自己造作出來的。

  從社會道德角度,強(qiáng)調(diào)因果論,對社會是有益無害的。如果人不相信因果報應(yīng),那么人遵守社會秩序就要完全取決良心,一個人要是不相信報應(yīng),又抱有反正就是一死的決心,那么干什么壞事都不害怕。

  結(jié)論:科學(xué)的發(fā)展將人從宗教思維束縛中解放出來,但也破壞了因果論。為什么現(xiàn)在很多人敢大肆貪污,很多富人比古代的財主還要貪婪小氣的多呢?根本原因是現(xiàn)在人多數(shù)不相信輪回,不相信因果報應(yīng),單憑良心、道德的約束,社會風(fēng)氣能有多好呢?法律永遠(yuǎn)是事后的公平,而且是逮住后才能公平,何況多數(shù)人在干壞事的時候,心中總是希望自己是漏網(wǎng)之魚呢?

  2.映射因果

  那么到底有沒有因果報應(yīng)呢?

  云寒認(rèn)為從萬維宇宙絕對對稱的特征來說,因果報應(yīng)是肯定存在的,如果出現(xiàn)一個靜元宇宙是你殺他人,那么必然對稱存在另一個靜元宇宙是他人殺你。

  但是就單元宇宙來說,存在因果不對稱,即你的行為未必馬上就會有報應(yīng),因為完全對稱的靜元宇宙是很難立即連接的,這樣的情況會導(dǎo)致生命喪失意識,單元宇宙就完全亂套了,它就形成不了生命體。

  另外還有數(shù)量的不對稱,即出現(xiàn)你打死一個蚊子的靜元宇宙,是否存在一個蚊子把你打死的靜元宇宙呢?

  云寒認(rèn)為不是不存在這樣的靜元宇宙,而是如果存在,這種對稱的出現(xiàn)也是不對稱的,因為蚊子和人是不對稱的生命,將這樣的事件立即對稱的結(jié)果仍是不對稱的。

  這個問題與螞蟻和大象的悖論一樣,同樣不好解釋。云寒設(shè)計這個悖論是為了打跨因果定論的說法,因為因果定論等于否定自由意志,等于迷信,應(yīng)該否定。真正因果報應(yīng)和對稱如何設(shè)計,這不屬于因果思維能理解的范圍,因為因果思維已經(jīng)受到因果律的控制,它又怎么能解開因果本元呢?

  只有宇宙映射論才能真正圓滿地解釋因果本元,因為映射理論是真正的無因無果理論。萬維宇宙是絕對對稱的,是存在因果報應(yīng)的,但是因果報應(yīng)具有一定的時間間隔,所謂不是不報,時候未到。

  結(jié)論:單元宇宙中存在因果不完全對稱,其中因果數(shù)量也是不完全對稱。單元宇宙因果有限對稱才符合萬維宇宙有無合一的特征。

  3.無邊之獄

  宇宙是否存在地獄?

  這個問題先不研究,不過從維護(hù)人間善良的本愿來說,宇宙應(yīng)該有地獄,這樣能給作惡的人以警示,給行善的人以安撫。因此,云寒祈求萬維宇宙應(yīng)設(shè)無邊之獄,其獄無邊,其苦無上。

  古人曰:不敬師尊,天誅地滅;誤人子弟,男盜女娼。

  教育學(xué)生是老師的天職。不懂亂教,是小罪;明知道自己不懂,還裝懂,還糊弄學(xué)生,是中罪;自己水平不如學(xué)生,就亂講,甚至打壓學(xué)生的才華、剽竊學(xué)生的作品,是大罪;如果以老師的便利條件,對學(xué)生干起男盜女娼的行為,那么這是無邊大罪,應(yīng)下無邊之獄。

  古人曰:醫(yī)者父母心。

  醫(yī)生水平不行,誤人治病,是小罪;知道自己不行,還在裝自己能治病,是中罪;因為拿了回扣,就不管什么人,胡亂開藥撈錢,不是治病而是為了撈錢,這是醫(yī)生嗎,這和魔鬼又有什么區(qū)別?是大罪;如果為了自己撈錢,反而導(dǎo)致病人從小病變成大病,從大病變成死尸,傾家蕩產(chǎn),呼天喊地,那么這是無邊之罪,應(yīng)下無邊之獄。

  古人曰:皇帝是天子,為蒼天之子,萬民之父。

  所謂當(dāng)官就是百姓的父母,對待人民應(yīng)該像對待子女一樣好。如果自己沒有能力,干不好實事,是小罪;如果沒有能力又想當(dāng)官,又抵抗不了送禮的誘惑,是中罪;如果不分清白,任人唯親或任人唯錢,給國家造成損失,是大罪;如果自己貪污巨款,明知道要出事也不管,造成上億元巨額資產(chǎn)的流失甚至生靈涂炭,那么這是無邊之罪,應(yīng)下無邊之獄。

  結(jié)論:云寒誠心祈求萬維宇宙設(shè)立無邊之獄,如果無邊之罪的人都不入此獄,云寒愿下此獄。既然沒有天理,那么我下此獄又有何妨?

  章結(jié):本章通過因果悖論,引出自然、人體、語言、數(shù)學(xué)、物理、規(guī)律、情感等對稱現(xiàn)象,說明對稱是普遍存在的。通過手性、宇稱、粒子、時間、情感等不對稱現(xiàn)象說明看起來對稱的世界,實際是充滿不對稱的。

  依托宇宙本元論,闡述對稱本元和美的本元,并對因果本元進(jìn)行初步論述。

  本章核心:闡釋對稱非對的本元,揭示因果對稱的現(xiàn)象。


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