物理學家的倔強

一頭驢子處在兩堆干草的正中間，兩堆干草等質(zhì)等量。守著兩堆對稱的干草，驢子卻因不知應該先吃哪一堆而餓死在兩堆草之間。這是布里丹之驢的故事情景。絕大多數(shù)情況下這頭驢子是被當作嘲諷的對象，被諷刺為優(yōu)柔寡斷的蠢驢，活該被餓死。

如果真有這樣的驢子，它不但不蠢，相反還很聰明。它無法做出選擇是因為它思考了其他驢子思考不到的問題。如果驢子中也有物理學家，這頭倔驢有成為物理學家的潛質(zhì)。

布里丹之驢中的兩堆草是對稱的，對稱是物理學中的一個重要概念，對稱意味著某種守恒。今天的物理規(guī)律和明天的物理規(guī)律一樣，這是時間平移對稱性，意味著能量守恒。鏡子里的物理規(guī)律和鏡子外的物理規(guī)律一樣，這是空間反演對稱性，意味著宇稱守恒。

守恒、對稱這種問題因為太基本太平常而使人習而不察。然而越是對基本問題的思考越能引發(fā)重大發(fā)現(xiàn)。就像牛頓思考蘋果為什么要朝地上落，一頭倔強的驢子思考該吃哪一堆干草，同樣也能引發(fā)重大發(fā)現(xiàn)。上世紀五十年代，李政道和楊振寧就曾扮演過倔強驢子的角色。在別人看起來宇稱守恒是天經(jīng)地義，沒有幾個人認同他們提出的宇稱不守恒觀點，之前也從未有人用實驗去檢驗弱相互作用下宇稱是否守恒。然而他們卻獲得了最終的成功，空間反演對稱性就此破缺。

布里丹之驢是個理想化的對稱模型，現(xiàn)實生活中沒有一模一樣的兩堆干草，也不可能將一頭驢子嚴格放在干草正中間。對稱是理想的，實際的驢子是處在不對稱的兩堆草之間，破缺的對稱能使它輕松地做出先吃哪一堆草的決定。如果真的有嚴格對稱的兩堆干草，對稱性的自發(fā)破缺也能夠讓驢子做出選擇，不至于被餓死。

自然規(guī)律也是一樣的。正是因為有對稱性自發(fā)破缺，粒子才獲得了質(zhì)量。正是因為有正反粒子的不對稱，我們的宇宙才沒有被湮滅。那些嘲笑布里丹之驢愚蠢、倔強的人們，有沒有想過物理學家思考的這些問題？

大物理學家牛頓也有過在人看起來“聰明一世，糊涂一時”的情況。相傳牛頓在門板上開了一個大洞和一個小洞，大貓走大洞，小貓走小洞。一直到現(xiàn)在還有很多人笑話他：開一個大洞就夠了。覺得開一個大洞就夠了人們，我替牛頓問一下你們：如果大貓和小貓同時要鉆門洞該怎么辦？也許你們會覺得大貓和小貓同時鉆門洞的概率不高；也可以讓大貓先過，小貓等一等。可是什么時候該讓大貓等，什么時候該讓小貓等？對這種細微的問題、不常遇到的問題的思考正是物理學家特別要做的，細微出的思考容易有新的發(fā)現(xiàn)。經(jīng)濟學家成思危就推崇牛頓的兩個貓洞，他把央企比作大貓，私營經(jīng)濟比作小貓，要讓大貓和小貓都有路走。

最后給讀者們出一道倔強的題目：甲乙兩人在百米跑道的兩端相向而行，甲的速率是2米每秒，乙的速率是3米每秒。在他們中間有一只狗以5米每秒的速率來回奔向甲和乙。你是不是以為我要問直到甲乙相遇狗跑了多少米？不，我要問的是甲乙相遇時狗面對著誰？