威爾切克的多重宇宙 | 海灘上的奇偶性:這些貝殼明確區分了左右 | 南華早報
Frank Wilczek
*美國理論物理學家、諾貝爾獎得主弗蘭克·維爾切克在其為《南華早報》撰寫的獨家月度系列文章第四篇中,探討了宇稱不守恆的概念。弗蘭克·維爾切克閲讀此前文章此處。*今年一月,我們在海南島三亞靠近白色長灘的地方舉辦了首屆由中國科學技術大學贊助的"量子連接"冬季學校。來自全球(主要來自中國)約200名高階學生現場參與,另有近2萬名線上觀眾。十三位量子物理學界的世界頂尖學者擔任講師,每人講授約10小時的課程並額外答疑數小時。前沿課題涵蓋奇異物質新態、量子信息處理、時間晶體到尋找暗物質軸子。學生們收穫頗豐,我亦受益匪淺。但"量子連接"遠不止系列課程。師生們同住一家酒店,共進三餐,擁有大量深入交流的機會。兩週時間裏,我們形成了一個緊密的小社羣。這是一次煥新與啓迪的契機——尤其對那些逃離寒冷陰鬱冬季的我們而言更是如此。
每天清晨,我與妻子貝琪·德瓦恩沿海岸長距離散步,踏着輕柔的潮起潮落,觀賞日出,撿拾漂亮的貝殼。正是在這些貝殼的紋路中,我們見證了手性(或稱宇稱不守恆)的絕佳例證——這個深刻而迷人的自然特性,曾在生物學與物理學史上產生重大影響,至今仍激發新的科學問題。
具體來説,我們注意到一種非常常見的錐形海螺殼能清晰地區分左右(這就是“宇稱不守恆”的含義)。這類螺殼呈圓錐形,殼壁由螺旋狀螺紋盤繞而成。
觀察若干此類螺殼後,我們發現了一個微妙的規律:當你正對螺殼觀察,將尖頭朝下時,螺紋從左到右掃描時呈上升趨勢。出於好奇,我們繼續檢查了數十個螺殼,所有樣本都表現出相同的傾向。我們從未見過相反的模式——即螺紋從左到右呈下降趨勢。你可能還會注意到,頂部暴露在視野中的開口總是位於左側。這兩個規律相互關聯,因為從底部向上分泌殼體的蝸牛,始終會保留一個逃生口。