第五章 基本粒子和自然的力（8 / 9）

大量物质进行检验。

尽管观测质子自发衰变非常困难，但很可能正由于这相反过程，即质子或更简单地说夸克产生导致们存在。它们是从宇宙开初可以想像最自然方式——夸克并不比反夸克更多状态下产生。地球上物质主要是由质子和中子，从而由夸克所构成。除由少数物理学家在大型粒子加速器中产生之外，不存在由反夸克构成反质子和反中子。从宇宙线中得到证据表明，们星系中所有物质也是这样：除少量当粒子和反粒子对进行高能碰撞时产生出来以外，没有发现反质子和反中子。如果在们星系中有很大区域反物质，则可以预料，在正反物质边界会观测到大量辐射，该处许多粒子和它们反粒子相碰撞、互相湮灭并释放出高能辐射。

们没有直接证据表明其他星系中物质是由质子、中子还是由反质子、反中子构成，但二者只居其，否则们又会观察到大量由涅灭产生辐射。因此，们相信，所有星系是由夸克而不是反夸克构成；看来，些星系为物质而另些星系为反物质也是不太可能。

为什夸克比反夸克多这多？为何它们数目不相等？这数目有所不同肯定使们交好运，否则，早期宇宙中它们势必已经相互湮灭，只余下个充满辐射而几乎没有物质宇宙。因此，后来也就不会有人类生命赖以发展星系、恒星和行星。庆幸是，大统理论可以提供个解释，尽管甚至刚开始时两者数量相等，为何现在宇宙中夸克比反夸克多。正如们已经看到，大统理论允许夸克变成高能下反电子。它们也允许相反过程，反夸克变成电子，电子和反电子变成反夸克和夸克。早期宇宙有时期是如此之热，使得粒子能量高到足以使这些转变发生。但是，为何导致夸克比反夸克多呢？原因在于，对于粒子和反粒子物理定律不是完全相同。

直到1956年人们都相信，物理定律分别服从三个叫做C、P和T对称。C（电荷）对称意义是，对于粒子和反粒子定律是相同；P（宇称）对称是指，对于任何情景和它镜像（右手方向自旋粒子镜像变成左手方向自旋粒子）定律不变；T（时间）对称是指，如果们颠倒粒子和反粒子运动方向，系统应回到原先那样；换言之，对于前进或后退时间方向定律是样。

1956年，两位美国物理学家李政道和杨振宁提出弱作用实际上不服从P对称。换言之，弱力使得宇宙镜像以不同方式发展。同年，他们位同事吴健雄证明他们预言是正确。她将放射性元素核在磁场中排列，使它们自旋方向致，然后演示表明，电子在个方向比另方向发射出得更多。次年，李和杨为此获得诺贝尔奖。人们还发现弱作用不服从C对称，即是说，它使得由反粒子构成宇宙行为和们