一项重大的科学研究从发现到获得诺贝尔奖，平均滞后25年；但是宇称不守恒，1956年发现 1957年就获得了诺贝尔奖，仅仅用了1年时间。

为什么呢？因为它太重要了，让物理学从“守恒为核心的时代”进入到了“对称为核心的时代”。

我们将深度科普下面3个问题：

什么是宇称不守恒？

宇称不守恒的本质是什么？

宇称不守恒的终极版本 CPT对称是什么东西？

我们都知道宇宙这个词，宇 指的是空间、宙指的是时间，所以宇宙的字面意思是空间加时间。

而宇称，就是空间对称折叠的意思，或者说 空间反转。

它的数学表达是这样的，把坐标xyz反转一下，变成负x负y负z。

比如说 “万有引力公式”，放到坐标系里面，两个物体的距离r等于x方+y方+z方。

然后对它进行空间反转，把负x负y负z 替换xyz。

最后整理一下这个公式，我们发现它和原来的公式 一模一样。也就是说，万有引力在空间反转的情况下是不变的，所以万有引力宇称守恒。

我们换一种力，假如存在这样一种力，公式是这样的，对它进行空间反转， xyz变成负x负y负z，然后整理一下这个公式。

最后你发现 这个地方正的变成了负的，这俩公式不一样了。也就说，空间反转后，这种力的大小发生了变化，这种力宇称不守恒。

所以：

空间反转后，如果数学公式不变，那就宇称守恒；

如果数学公式发生了变化，那就宇称不守恒。

所有所有的物理规律，空间反转后数学公式都不变，都是宇称守恒的，除了弱力。

需要先介绍一下自旋。

这是一个向右旋转的地球，经过空间折叠反转后，会变成向左旋转，就像中间有个镜子一样。所以 左旋的宇称变换是右旋。

在微观世界，夸克、电子、光子都有内禀角动量（简单理解为旋转，但非真实旋转），而且是 50%的左旋、50%的右旋，一半一半；但是在试验中发现，中微子只能左旋，不能右旋。

我们看一个弱力的过程：1个下夸克通过弱力，可以变成1个上夸克加一个电子再加一个中微子。

夸克电子都是50%左旋、50%右旋，中微子百分之百左旋。

我打个比方，50%男人加50%女人，生了一堆孩子，夸克和电子都正常，男孩女孩各自50%，但是中微子只有男孩没有女孩。最终导致男性比女性多了，男女数量不平衡了，左旋和右旋总数量不一样多了，也就是说宇称不守恒了。所以宇称不守恒的原因是中微子只能向左旋转，不能向右旋转。

为什么中微子只能向左旋转呢？

因为弱力是个左撇子，只有向左旋转的粒子才能参与弱力，向右旋转的粒子不受弱力影响。物理法则竟然向左向右旋转规则不一样，极大的震撼了当时的物理学家！这就是为什么宇称不守恒仅仅用了一年时间 就获得了诺贝尔奖的原因。

弱力为什么是个左撇子呢？

如果追究根源的话，现代科学对这个问题还没有终极的答案。

我们这个宇宙的弱力是个左撇子。或许也存在右撇子的宇宙。

弱力除了打破“空间对称”之外，还打破了“电荷对称”和“时间对称”。

1960年之前，物理学家认为正反物质除了电荷相反之外，其它属性是一样的。比如说 中微子是左旋的，反中微子也应该是左旋的。但是试验发现，没有左旋的反中微子，这就打破了“电荷反转对称性”。

1964年，物理学家还发现了“时间反转不对称”。

简单来说，正反物质的K介子可以互相振荡转换，但是转换速度不一样快，时间长短不一样，这就破坏了“正反物质的时间反转对称性”。这项发现获得了1980年诺贝尔物理学奖。

宇宙大爆炸的时候，产生的正物质反物质数量一样。如果自然法则完全对称，那么正反物质会全部湮灭成能量，宇宙里面就没有物质 只剩能量了。幸运的是，正反物质互相转换的时候，弱力时间不对称，让正物质比反物质多了十亿分之一，太阳地球都是那十亿分之一正物质的产物。所以弱力是个左撇子，也不是一件坏事。

弱力导致了“正反物质电荷、空间、时间”单独反转不对称，但是如果把这三个一起反转，就会超级对称！物理学家取它们三个的英文首字母，叫CPT联合对称。从1965年开始，物理学家做过无数次的实验，发现所有的物理规律都是“CPT严格对称的”。换句话说，任何一个物理公式，你把空间xyz换成负x负y负z、时间t换成负t、电荷q换成负q，它跟原来公式一模一样。

CPT为什么会对称呢？

1945年的诺贝尔奖获得者——泡利在数学上严格证明了，“洛伦兹变换不变”是“CPT对称”的根本原因。“洛伦兹变换不变”也是狭义相对论和广义相对论的基础，CPT对称和狭义相对论是等价的。

它们俩有什么区别呢？

这是它们俩的内涵。区别是，相对论是连续变化的，比如说3.1、3.2、3.3连续变；而cpt对称是离散反转变化的，比如说3变成了负3、2变成了负2。

量子力学也是离散的、不连续的。事实上，CPT对称也是量子力学的基础。如果哪一天试验发现cpt不对称了，那就出大事了！人类辛辛苦苦100年建立的物理学两大支柱——量子力学和相对论会一起倒掉。所以量子力学和相对论的本质关联是 CPT对称和洛伦兹变换。

洛伦兹变换的本质是什么呢？

是“光速不变原理”，这个用初中知识就能简单推导出来，我就不啰嗦了。

光速不变原理的本质是什么呢？

是 信息传递的速度不能超光速。只要不传递信息，是可以超光速的。比如说空间膨胀可以超光速、量子纠缠可以超光速、虚粒子也可以超光速，但是空间膨胀没有传递信息、量子纠缠没有传递信息、虚粒子也没有传递信息。所以信息传递是一个比光速更本质的东西。

那信息传递为什么不能超光速呢？

这一集我就不展开说了，在一个月后的第8集，我会深度科普一下信息、能量、物质、时间、空间之间复杂的关系。

以上我说的东西都是科学共识，而接下来的内容存在很大争议，所以接下来我要说的东西，不要全当真。

CPT对称的核心是：正物质空间反演 时间反演后，会变成反物质(有争议)。

所以正反物质除了时间空间不一样之外，其它所有的物理规则都一样。因此反物质组成的宇宙 也能形成类似地球一样的行星，也会有风雨雷电，也能诞生生命。

反物质的宇宙跟我们有什么区别呢？

有三个区别，第一个区别是电荷。在反物质宇宙里面，原子核带负电荷、电子带正电荷，跟我们正好相反。

第二个区别是空间。我们宇宙是膨胀的，反物质宇宙是收缩的（有争议）。我们宇宙的弱力是个左撇子，而反物质宇宙的弱力是个右撇子。我们宇宙的中微子只能左旋，反物质宇宙的中微子只能右旋。

第三个区别是时间。

我们宇宙的时间是正向的，而反物质宇宙的时间是倒流的（有争议），就像倒着放电影一样。

热力学第二定律告诉我们，孤立系统的熵 随着时间逐渐增大。所以时间本质是熵的方向，熵增加 时间就正向流动，熵减少 时间就倒流。熵代表系统的混乱程度。看两个视频，第一个视频，小球越来越混乱，代表视频正放。

；第二个视频，小球越来越有秩序，代表这个视频是倒放的。

所以在正物质宇宙，物质越来越混乱，熵就增加，时间就正向流动。在反物质宇宙，物质越来越有秩序，熵就减少，时间就倒流。

留一个思考题，你觉得这样的反物质宇宙存在吗？可以在评论区讨论一下。