镜子里的世界——镜像与宇称

物理规律是物质世界的基本规律，物理规律的最普遍性质常常可以在粒子物理中得到明确的揭示和严格的检验。物理规律中的最普遍性质也包括对称性，而对称性的研究在粒子物理中占有重要的地位。

对称性原是一个几何学名词，也是美学上的一个重要因数。比如建筑，从古代的宫殿到近代的一般住宅，绝大部分是讲究对称的；再比如花朵和各种生物也是如此。其实，对称性在客观规律中起的作用远不止这些。

在物理学中对称性指的是物理规律在某种变换下的不变性。现代物理学可以证明，物理规律每有一种对称性，就相应的存在一个守恒律。这是一个普遍原理，我们称之为诺特（E.Noether）定理。我们生活在三维的空间中，还有一个特殊的维度：时间。与此对应，也有三个守恒律：

1）空间平移不变性——动量守恒；

2）空间转动不变性——角动量守恒；

3）时间平移不变性——能量守恒。

这三种变换都是可以连续进行的，此为物理学上还存在着几种分立不连续变换的对称性，或称为反演不变性。包括

1）空间反演不变性——P守恒律；

2）时间反演不变性——T守恒律；

3）电荷共轭不变性——C守恒律。

宇称守恒就是指在量子力学中表现的空间反演不变性守恒。宇称是一个量子力学量，它比经典力学具有更进一层的意义。在经典力学中，如果一个体系的运动状态自身已经具有空间的反演对称性或左右对称性，它在空间反演下就不再变化。但是在量子力学中，空间反演对称的运动状态还可以区分为两类。因为体系的运动状态在量子力学中是用波函数描述的，波函数在空间反演下不变的一类叫偶宇称态，变号的叫奇宇称态。这两类状态的空间形状和内部动量分布都取决于波函数绝对值的平方，因而都是空间反演对称的。