代序：宇称不守恒的发现影响了一代人的思维

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　　我和李教授算是同时代的人，又在物理学的一个领域内是同行，有幸在年轻时代起就不断追随李政道先生在各个时期所做的各项开拓性的工作。特别在粒子物理的领域内，政道教授绝对是“各领风骚”的先驱者，尤其是他和杨振宁教授合作研究的弱相互作用下宇称不守恒理论的发现。

　　1956年国庆前夕，张文裕教授、王承书教授、郭永怀教授、李佩教授乘海船由香港归来。我奉命到深圳的罗湖桥头欢迎他们四位回国服务。由于我的兴趣在粒子物理，而张文裕先生、王承书先生和李政道、杨振宁都是往来十分密切的朋友，所以，就自然而然地向我介绍了李政道和杨振宁所做的经典工作。而且，他们给了我一份由他们两位带回来的预印本《关于弱相互作用里的宇称是否守恒的问题》。

　　宇称，涉及左和右相对称的概念，一个物理体系处在左和右相对称的始态，发展或演化以后，竟然会出现左和右不相对称的末态，这太神奇了！虽然我们震惊于李政道、杨振宁的论文的奇思妙想，但是，实验“必定”表明宇称“一定”守恒！

　　1956 年底和1957年1月，消息传来，吴健雄教授有关钴60极化核的β衰变的实验，竟然观察到末态电子分布的左右不对称！接下来，伽尔汶等人又观察到Π→μ→е衰变过程中的左右不对称。于是，宇称守恒的定律就此被李政道、杨振宁两位科学上的先驱者所“打破”！

　　一时之间，“打破”宇称守恒定律的消息传遍世界，在许多国家激起“李、杨效应”。一些青年学子，纷纷立志要向李政道、杨振宁学习，有的立志要向粒子物理进军，立志向科学进军，立志要“赛因顶峰会李杨”。至于我们这些略为懂得一些粒子物理的初等知识的“粉丝”（追星族），更是对李先生、杨先生所做的这一经典工作，崇敬之至！

　　那时的新中国是和国际社会相隔绝的。美国的《物理评论》杂志要经过曲折的渠道，才能寄到新中国。虽然宇称守恒定律被“打破”的新闻，在媒体上广泛传播，但是，当时在国内能拿到的唯一的正式文本，就是由张文裕、王承书教授转交给我的《关于弱相互作用下宇称是否守恒问题》的预印本。

　　由于这一问题太重要了！于是，当时在中国科学院近代物理所（注：后来改为原子能研究所）的粒子理论工作者纷纷钻研起这一“唯一”的预印本，最后由朱洪元先生在全所的讨论会上，向全体研究人员介绍这一创造性的新理论。

　　毫无疑义，宇称不守恒的发现，直接影响到整整一代粒子物理学家们的工作。例如，弱相互作用理论以及最终导致弱电统一理论的标准模型的建立，就是宇称不守恒定律的发现，所导致的结果。

　　在粒子物理的实验上，更是硕果累累，书不胜书。现在在粒子物理、天体物理研究中的中微子物理学、中微子天文学……也是这一新理论的直接后果。

　　但是，更为重要的是李政道先生、杨振宁先生在发现弱相互作用下宇称不守恒定律时，所采用的思维模式。

　　1957年，我曾在一个“弱相互作用问题科学讨论会”上写了一个发言稿，《谈谈李政道、杨振宁发现宇称不守恒的工作方法和思想方法上的一些特点》，此稿当时并未发表。直到1997年，我在整理我的文稿时，才重新发现了这一旧稿，并收入我的一本文集中，为纪念宇称不守恒定律的发现，现将这一文稿中的某些段落摘录如下：

　　“著名科学家李政道、杨振宁发现弱相互作用下宇称不守恒的事迹已经在我国报刊上多次地介绍过了。李和杨的发现是科学上的一个重大贡献。不过，我们感到，李和杨的发现除了在科学知识上提出的原理有重要的价值以外，他们在处理这一类问题时所采用的方法也能对我们有不少启发。现在来谈一谈我对这个问题的认识。”

　　“李政道和杨振宁的工作给予人们的一个突出的印象，便是理论上的敢于破除成见的独创精神。要提出宇称可能在一定条件下不守恒的观念确实是需要一些勇气的。宇称守恒的观念的酝酿在科学上由来已久。正式在量子力学中加以肯定也早在1927年。这个观念看来也是十分合理的，我们很难设想物理的规律在左手座标和右手座标中会有什么不同。事实上也有大量的科学实验证明宇称守恒定律的正确。在李和杨提出弱相互作用下宇称可能不守恒的假设时，那时实验上还只有t介子和q介子宇称互相相反一个实验事实。在当时，实验上虽然指出t介子和q介子具有差不多相等的寿命、质量以及相等的电荷、自旋等性质。不过，人们尽可以设想t和q是两种不同的粒子，只是他们具有不同的宇称而已。可是李、杨却从这样一个实验事实给予的启示出发，深入地分析了宇称是否在一切条件下都守恒的问题，从而提出了宇称可能不守恒的观念，这确实需要很大的勇气。

　　“著名的物理学家泡利一直被公认为物理学界优秀的批评家，很多人认为泡利所认为重要的工作大概就是很重要的工作。可是，当李、杨刚提出他们的假设时，泡利就不信这件事情是可能的。泡利在他给著名的原子核物理学家韦斯荷夫的一封私人的通信中写道："我不相信上帝是一个左撇子，同时我准备用一大笔钱和你打赌，实验的结果将一定是电子的球形对称的分布。我看不出相互作用的强度与镜象对称性之间有任何逻辑上的联系。而且，即使在P衰变中抛弃了左右的对称性，也不见得会对K介子问题的解决有所帮助。"后来当他得到吴健雄的实验测量到电子的不对称的分布的消息时，他又写信给韦斯荷夫说："真是惊人!难道这个消息是确实的吗?"直到后来，实验已经完全证实李、杨的假设的正确以后，他才又写信给韦斯荷夫说道："幸亏我没有和你打赌，否则我将损失一大笔我所不能负担的财富。现在我只是在信中或口头上说了一些胡话而失去了我的名誉，然而这还是我付得起的。不过，我是十分惊讶为什么上帝是一个左撇子，但是当他表现得十分"强壮"的时候，他又是左右对称的了！”

　　“非常值得重视的是李先生和杨先生介绍他们探索和解决这一问题的过程。”点击播放按钮，可以“听”新闻

　　“杨振宁自己叙述他的工作过程时说道："我们并没有这种准确的预想。讲起来，我们不过是通过对于t–q疑难已经作过的各种不同尝试的失败而被迫走到这一点。"在物理文献上，我们可以找到李和杨对于解决t–q疑难的种种尝试，例如，李政道曾经提出q可以转化为t并放出一个光子的假说。李政道和杨振宁还曾经共同提出"宇称双重态"的假说，其他的人也有不同的尝试。不过，所有以前的这些尝试都是在想努力保存宇称守恒定律的条件下来进行的。然而所有这些尝试都遭到了失败，这才被迫做出宇称在弱相互作用下可能不守恒的假说。”

　　“李、杨的工作的可贵的地方还不仅仅在于以上我们所说的他们在理论上的勇气。能够想到t–q粒子在衰变时宇称可能不守恒这一思想，虽然不是一件容易的事，不过，根据以上所说的事实，也还是可能联想到或怀疑到宇称是否一定守恒问题。事实上在六次罗彻斯特的会议上，就有人提出过这样的怀疑。不过，李、杨工作的可贵之处，就在于他们并不停留在抽象的怀疑或猜想上，他们把宇称可能不守恒的假想和实验的事实联系起来。他们仔细地检查了所有有关这种问题的实验事实。结果发现：1．过去对于弱相互作用所做的实验对于宇称守恒问题毫无关系；2．在强相互作用中，确实有许多实验高度精确地证实了宇称守恒，不过，他们的实验精确度还没有精确到足以显示出在弱相互作用中是否宇称守恒的证据。”

　　“李政道和杨振宁对待实验事实的这种有分析有批判的态度确实给予人们鲜明的印象。在他们发表在《物理评论》第104卷第254页上的《弱相互作用中的宇称守恒问题》的论文中，他们逐个逐个地分析所有的实验事实，指出这些实验的精确度，也就是指出他们在多大精确度内证实了宇称守恒。而检查结果确是实验上并没有证明弱相互作用下宇称守恒。于是，李和杨就在检查了所有实验的基础上，提出了弱相互作用下宇称可能不守恒的假设。”

　　“可以看出，李和杨的尊重实验事实而又不迷信实验事实的态度，正是他们之所以获得成功的最重要原因。

　　“李和杨在提出弱相互作用下宇称可能不守恒的假设以后，他们并没有只停留在假设的阶段。他们又进一步设计了种种的实验，来设法检证他们的假设是否正确。既然过去所有的实验都不能证明宇称是守恒或是不守恒，那么当然就需要采用新的办法来设计一些新的实验了。而这个任务是差不多由李、杨两人全部完成了的。几乎是所有可能做的实验，都由他们详加讨论。后来由著名科学家吴健雄所从事的证明宇称不守恒的确证实验，就是李、杨所设计的一系列实验之一。

　　“在实验证实了弱相互作用下宇称不守恒以后，李、杨又进一步讨论了其他守恒定律，如时间反演守恒，电荷共轭守恒定律在弱相互作用下是否正确的问题。当然，这是理论成就的进一步推广了，也是理论向前发展的必然的逻辑。不过，这里值得提出的仍然是他们所使用的理论和实验相结合的方法，他们对各种理论因素在实验上可能产生的影响的分析，以及各种实验结果能在哪些范围内验证哪些理论因素的分析，是很值得我们注意的。

　　“我感到，李政道和杨振宁创造性的分析理论因素和实验结果的方法正是他们的工作方法上最可贵的地方。”时代继续前进。1976年，中国清除了“四人帮”。1978年，出现了有关“实践是检验真理的唯一标准”的大讨论。这一讨论竟成了“牵一发而动全身”（罗瑞卿同志语）的、在新时期的思想解放的旗帜！因为实践和理论的相互关系的问题，涉及到如何科学地对待毛泽东思想；涉及如何对待毛泽东在各个时期所说过的话，写过的文章，是否“句句是真理，一句顶一万句”；涉及如何评价毛泽东所亲自发动和亲自领导的文化大革命；涉及如何纠正毛泽东在文化大革命时期所犯的理论上的、政策上的各种错误。在革命的转折时期，无疑要解放思想，要破除在文化大革命时期所发展起来的个人迷信。但是，何谓迷信，何谓科学，何谓错误，何谓真理，是一个有争议的问题。我们既不能“鱼目混珠”，也不能“把小孩子和脏水一起倒掉”，有关真、伪之争、正确和错误之争的最终的判据，是社会实践以及自然科学中的科学实践。1978年5月11日，在《光明日报》上刊登了由“本报特约评论员”撰写的《实践是检验真理的唯一标准》那篇著名的文章。由于“本报特约评论员”的文章不仅涉及革命路线以及社会科学有关问题，而事实上还涉及“四人帮”及其同伙假借宇称不守恒的发现来宣扬伪科学的理念，来否定实践是检验真理的唯一标准。例如，在“四人帮”控制的一本《自然辩证法杂志》上，就以宇称不守恒的发现为“证据”，从而说“这一次则是以如此明确，如此彻底的形式推翻了这几条守恒定律……直截了当地展示在光天化日之下，在科学史上，这还是第一次。”据此，就进一步提出“能量守恒定律……总有一天也会被打破”，而且还要“彻底打破”！（《论运动的守恒和不守恒》，《自然辩证法杂志》，1975年，第2期，第1页）其无视于能量守恒定律的实践基础，无视于实践是检验真理的标准这一马克思主义的根本原理，达到何等惊人的程度！

　　1978 年5月13日，我在《光明日报》上又撰写一篇《真理的标准只能是社会实践—从宇称不守恒的发现说起》的文章，此文又一次回顾了李先生和杨先生在1956年所做的经典性工作：宇称不守恒的发现，是否表明“检验科学理论的实践标准”已经“过时”。此文再一次强调：“由弱相互作用下宇称不守恒的发现的历史，可以看出（一）宇称不守恒的问题的提出，完全是科学实验的产物，是理论和实验产生尖锐冲突的结果。用杨振宁的话来说，"我们不过是通过q–t疑难的已经作过的各种不同的尝试的失败而被迫走到这一点。"（杨振宁：《物理学中的宇称不守恒定律和其它对称定律》，《科学通报》，1958年，第2期，第33页）（二）宇称守恒定律之所以能"打破"，是由于历史上根本没有证实弱相互作用下宇称守恒的实验，只是"先验地"断定弱相互作用下宇称也"一定"守恒。所谓"打破"，并不是真正打破了曾由实验证明为正确的定理或定律，所打破的只是一种先验的成见，是没有得到实验证明的一种成见。（三）凡是经由实验检验并证明为正确的，或在一定精确程度内证明为正确的理论或定律，是不能打破的。如强相互作用、电磁相互作用下宇称守恒定律，就并没有打破，只是得到新的证实。这说明实践标准具有绝对性。（四）弱相互作用过程中，宇称究竟是否守恒，也不能先验地从理论上来确定。李和杨只是从理论上分析出存在着这种可能性。最后的判决者仍是科学实验。当时在美国的物理学家吴健雄博士所做的低温下极化钴-60原子核的β衰变现象中的上下不对称实验，就是许多判决性实验中的第一个。”

　　“宇称不守恒发现的历史，说明一切的理论、观点、学说，必须经由实践的检验而决定它的取舍。一切先验的未经实践考验的成见，必将由实践冲破其樊篱。”

　　因此也可以说，由李先生、杨先生在物理学研究中所开拓的一种新的思维模式，也影响到社会科学以及中国的社会实践领域。时光如矢，已经过去50多年了，但是，这一宇称不守恒的发现的历史及其思维模式，还将为后来者继续提供有益的经验和教训。

　　例如，在最近一段时期，在中国的科学战线上，又出现了科学和伪科学之争，一些人假借自主创新的理念，实行自主创假。一些人宣称要“打破”热力学的第二定律，宣称已制作出第二类永动机；（注：其实是他们所做“实验”未对电磁波进行屏蔽，因而就出现类似矿石收音机的微弱电流）有些人宣称要“打破”爱因斯坦的狭义相对论，要超越狭义相对论里的光速极限。这就需要重申李先生和扬先生在“打破”宇称守恒定律时的历史经验：“所谓"打破"，并不是真正打破了曾由实验证明为正确的定理或定律，所打破的只是一种先验的成见，是没有得到实验证明的一种成见。”“凡是经由实验检验并证明为正确的，或在一定精确程度内证明为正确的理论或定律，是不能打破的。”

　　“弱相互作用过程中，宇称究竟是否守恒，也不能先验地从理论上来确定。李和杨只是从理论上分析出存在着这种可能性。最后的判决者仍是科学实验。”总之，判断科学真理的唯一标准是科学实践。这就是当我们回顾50多年前宇称不守恒的发现历史时，最为有益的经验和教训。

　　2009年11月 (来源：人民网-读书频道)