大自然有哪些 bug？ 知乎用户，机器学习&量子算法//好奇心是第一生产力 我一直觉得有一个很明显的 Bug——宇称不守恒，弱作用力竟然是左右不对称的。 天呐！手征对称性居然会失效！ 弱作用力的不对称毁灭了自然界无数本该对称的存在。 Pauli 把这个让整个学术界都震惊的发现描述为“上帝是左撇子”。 在 1957 年以前，科学家普遍认为物理定律是左右对称的，或者说称之为宇称守恒的。宇宙的基本规律对于左和右没有任何偏向性的观点被普遍接受。整个宇宙中总共有万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力四种基本的力，其中万有引力、电磁力、强相互作用力三种基本力都是严格的宇称守恒的。起初，弱相互作用力也被理所当然地视为宇称守恒的。 然而 1956 年两位华人物理学家李政道、杨振宁通过分析过去一些“异常”的实验结果发现，弱相互作用可能是宇称不守恒的，也就是说弱相互作用具有手征偏向性，并提议用一个实验检验它。 李政道、杨振宁先生发现的弱相互作用的宇称不守恒就是对左与右的最严格，也很可能是唯一有效的区分。由于，其余三种基本作用都是严格对称的，只有弱相互作用以及由其产生的一些现象（比如左手型分子的优势地位）具有手征偏向性。通过观察弱相互作用产生的中微子是观察宇称不守恒性的简单而有效的方式。因为所有的中微子都必须经过弱相互作用才能产生，都是左手型的，如物理学家奥托·弗里施的话来说，中微子的飞行就像是从一支有着左旋膛线的来复枪中射出的子弹的旋转。 1957 年，另一位华人科学家吴健雄完成了这个实验，确实地证明了宇称不守恒。这是人类第一次发现大自然基本定律的手征对称性破缺，这在当时引起了巨大的轰动。关于这一实验的消息在数日内传遍了整个物理学界。量子力学奠基人之一、诺贝尔奖得主泡利对此结果给出极高评价，称这个结果表明上帝是名“程度较轻的左撇子”。考虑到宇称不守恒这个发现的重大意义，就在 1957 年当年，李政道、杨振宁两位华人科学家立即被授予了诺贝尔物理学奖。也就是在 1957 年，“大自然是程度较轻的左撇子”的观点被科学界普遍接受。 大自然居然对左和右有偏向性！这一定是个大 bug！ 完全没有理由啊，完美的左右对称多美好。 人类从体外到体内都会充满了对称的美感。对称的心脏长在身体中轴线上。所有数量唯一的器官都必须长在中轴线上。肺叶的数量和位置也是对称放置的。人类左撇子和右利手的数量变得一样多。 而现在的情况是， 体外还是对称的。体内则“惨不忍睹”。心脏居然在左边。肺叶左二右三，连数目都不一样。胃也是一个形状和位置都畸形的器官。 我们发现的生命还都只能消化利用左手性氨基酸构成的蛋白质。右手性的完全浪费掉了啊！吃了右手性蛋白质不但补充不了营养说不定还会拉肚子。 许多合成药品中的药物都是左右参半的，只有一种有疗效，另外一种常常没用或者有严重的副作用。比如，盐酸布比卡因是一种麻醉药，它有造成病人心急梗塞的风险。后来发现，这种副作用是非活性的右手性分子产生的，而真正有效的左手性分子并没有这种副作用。 作为生命体遗传物质的 DNA 螺旋结构居然全部是右螺旋的。DNA 左螺旋的生命们，请告诉我你们在哪里。 有一种一颗耗子屎坏了一锅粥的感觉。 我只能默默期待着，“所有的不对称对蕴藏于更广大的对称中。” 左手是不对称的，但是当我们把右手也考虑进来后，我们就得到了更高尺度的对称。 希望反物质（或者暗物质？）恰好构成了 50% 的宇宙，且在那里“上帝是右利手”，这样我们的“上帝”/ 大自然还是完美的左右对称。我默默地 YY 着。 根据评论区的反馈再补充一点与题目无关的东西吧。 首先要强调的是这真的不是处女座强迫性，这是很严肃的问题好嘛... 因为宇称不守恒会带来很多违反"自然“的事。 宇称（P）不守恒的意思是空间反演不变性失效。也可以说物理定律的手征对称性破缺。 不仅如此，T（时间 Time）对称也必须是不守恒的了，于是时间反演不变性失效。也就是说时间的正负也不再是对称的。 “时间的反演不变性失效”的后果是什么应该不需要解释了吧。请告诉我我们学过什么物理定律是自带时间剪头的？这后果还不严重么？ 物理定律从没有时间符号变得有时间符号了，大自然不只有了“左”“右”之别，还因此有了“过去”和“未来”之分。 为什么说因此？因为这一切都是宇称不守恒这个坑货导致的。 CPT 对称性（Charge/Parity/Time 电荷共轭 / 空间反演 / 时间反演)是严格守恒的，发现 P 对称破缺后，CP 对称也接着被确认破缺，因此 T 对称也就必须破缺。 为了维持这个世界的平衡，有一个CPT 对称引出来的“镜像宇宙”理论。（看吧，真的不是某部分人的强迫症，对称是不需要理由 / 自然而然的，不对称才需要理由去解释。） CPT 对称现在可以说是学术界的“底线”了，连这个都完了，那物理真的就完了... 不过幸好的是，CPT 对称被数学家和理论物理学家证明过了。 为了守护完美的对称，“镜像宇宙”应运而生。 【所以默默期待默默 YY 的人绝对不止我一个啊！】 引申 CPT 对称可得我们宇宙的一个“镜像”——所有物体的位置都被一虚拟平面所反射（对应宇称反向），所有动量反向（时间反转）及所有物质都被反物质所取代（对应电荷反转）——在跟我们一样的物理定律下会如何演进。CPT 变换把我们的宇宙变成它的“镜像”，反之亦然。CPT 对称被认为是所有物理定律的基础性质。 为了保住这一项对称，CPT 中任何两个对称所组成的对称（例如 CP）被破坏时，对应地余下的一个对称（例如 T）也一定会被破坏；实际上，就数学而言，两者是一样的。因此 T 对称破坏很多时候会被称为CP 破坏。 引自维基百科：http://zh.wikipedia.org/wiki/CPT對稱 镜像宇宙和评论区里屡次出现的平行宇宙不是一种东西。平行宇宙理论一般不用在这里。 平行宇宙这个词一般指的是一种量子力学诠释，平行宇宙理论是为了解释量子力学的概率而出现的。这对平行宇宙的限制非常少。 而镜像宇宙必须是我们宇宙的 CPT 对称版。（电荷共轭、空间反演 / 手征对称、时间反演 三者同时出现） 最后再次强调，对称是不需要原因的，不对称才需要理由去解释。 非要解释的话举个容易理解的例子吧。 空间平移不变性（也叫，空间平移对称性）：这个对称性的成立真的不需要理由。 但是，苹果居然会从树上竖直落下？！ 空间各向同性居然被破坏了！（如果空间平移对称性在苹果所在的地方还是成立的话，那么苹果不可能向任何一个方向运动！否则空间各向同性被破坏。）这么完美的对称都破缺了！于是牛顿咆哮了，这里必须有原因啊！然后他发现是引力这个坑货改变了空间的对称性。再然后，我们把这个改变了空间平移对称性的东西叫做”引力场“。 最后拿真正的物理来结尾吧。 一种对称性必然对应一个守恒量。【1918 年德国数学家艾米·诺特（A·E·Noether）提出了这个著名的诺特定理（Noether theorem）】 CPT 对称守恒，但 CP 对称竟然破缺，或许一些人很难体会到这种“酸楚”。没关系，我再说一些直观的大家就明白... 空间平移对称性对应动量守恒。 时间演化对称性对应能量守恒。 空间旋转对称性对应角动量守恒。 以及等等等。 一一对应地，在量子力学里， 空间坐标 x 和动量 p 是一组对易量，满足不确定性原理，位置和动量不能同时确定。 时间坐标 t 和能量 E 是一组对易量，满足不确定性原理，时间和能量不能同时确定。 角度坐标 theta 和角动量 J 是一组对易量，满足不确定性原理，角度和角动量不能同时确定。 以及等等等。 看到这一切多美丽了么？还忍心看见对称性随便破缺？你能忍你喝的水突然冻成冰又突然烫伤嘴么（能量不守恒的话）？ 这宇宙总有一些不能凭空出现，也不能凭空消失的东西。每一个不能凭空出现也不能凭空消失的东西（守恒量）都为这个宇宙带来了一个对称性。 考虑到大家应该都明白能量守恒的意义。我想现在应该没人说”宇宙不需要对称性“，也没人说”不对称才自然“了吧。 又回到那句话，对称是不需要原因的，不对称才需要理由去解释。 查看知乎原文
