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发表于 2023-10-25 09:31:17
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有一种基本对称性不仅适用于所有这些物理定律，而且适用于所有物理现象：CPT对称性。 近70年来，我们知道这个定理，它禁止我们违反它。
对称性就是把物体变换形式或旋转之后，它的形状仍然保持不变。或者，如果镜像与景物是不对称的，叫宇称不守恒。
镜像对称就是景物画面与反映到镜子里面的画面形态一致，每一个局部（点）可以一一对应。
镜像对称对于青铜透光镜来说，就是青铜镜背面的景物画面与投影画面一致。目前已经知道的所有的透光镜都是凸起镜面都是对称的。
在物理学中，我们必须愿意挑战我们的假设，并探索所有可能性，无论它们看起来多么不可能。但是，我们的默认设置应该是，在所有实验测试中均能经受住考验，构成一个自洽的理论框架并准确描述我们的现实的物理定律，除非另有证明，否则确实是正确的。在这种情况下，这意味着物理学定律在所有地方和所有观察者中都是相同的，除非另有证明。到目前为止，只有弱相互作用违反了这三个原则中的任何一个，但在其他领域，也有可能违反了我们目前的标准。
物理学是极为精美的一门学科，它以实验或观测为基础，建立定律或者构成基本概念和原理，再以定律或原理为基础构建物理的定理体系。然而，以这种方式建立起来的定理体系，从来也不能说是彻底建成的。尽管经过反复多个实验观测得到了证实，假如某一天，一旦有一个新的实验出现，不用多，只要有一个反例，这一体系就面临着终结的危险。从这个角度上说，任何一个物理规律，都不能说是“最后建成”的。
在1950年代和1960年代，进行了一系列实验，分别测试了这些对称性以及它们在引力、电磁力、强和弱核力下的性能。也许令人惊讶的是，弱相互作用分别违反了C、P和T对称性，以及它们中任意两个的组合（CP，PT和CT）。
但是，所有基本相互作用（每个相互作用）始终服从所有这三种对称性的组合：CPT对称性。
CPT对称性说，任何由粒子组成的，随时间向前移动的物理系统都将遵循与由反粒子组成的，由镜子反射并随时间向后移动的相同物理系统相同的规律。
它是一种在基本层面上观察到的、精确的自然对称性，它应该适用于所有物理现象，甚至是我们尚未发现的现象。
一直没有CPT对称破缺的实验证据，但CPT对称破缺的可能性仍然是个活跃的研究领域。一般认为CP损失只发生在弱力中，为什么不发生在强力-电磁力=引力中？
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二，出现异常
（一）预备知识
电子与反电子，主要有两个区别。
第一是它们的电荷不同。
电子带负电，反电子带正电。物理学家称他们为电荷共轭，用字母C表示。
我们用太极图表示：左右颠倒叫
C对称
第二，就是方向不一样。
在粒子的三维坐标中，所有的方向都有一个反方向。正反物质必须是颠倒的。这个叫宇称变换。用字母P表示。
上下也要颠倒，叫：P对称
符合这俩个条件，才真正属于反物质。物理学家成为CP对称。对物质实施CP变换，就能得到相应反物质的镜像。
如果有一个小球在一个密闭的容器里弹来弹去，旁边有一个摄影师把它录下来，然后不管录像带是正着放还是倒着放，不告诉你的话你从画面上是区别不出来两种放法的，这就是“时间对称”。当然，这个概念针对的是微观世界中粒子的性质。
一直没有CPT对称破缺的实验证据，但CPT对称破缺的可能性仍然是个活跃的研究领域。一般认为CP损失只发生在弱力中，为什么不发生在强力中-或者电磁力-引力？
（二），反例
这一枚青铜透光镜反射出来的关系投影居然是cp不对称，难道这是反物质？
绿线圈起来的是投影，红线圈起来的是实物青铜镜
下面是阳光射入镜面
1，不仅仅上下倒置，而且左右倒置，令人惊奇的是内部也呈现倒置。
2，铜镜实物上的鱼是鱼头逆时针旋转，投影是顺时针旋转。
3，铜镜实物是鱼腹在内有鱼鳍，鱼背在外。投影是鱼腹朝外鱼鳍在外，鱼背朝内。
4，实物是尾巴朝向鱼腹翻，投影是朝背侧翻尾巴。
5，投影出现了实物画面没有的内容。，实物中的鱼是公鱼（胸鳍小而圆--黄线圈起来），投影中的鱼是母鱼（胸鳍像伞或者扇形敞开---黄线圈起来）并且有臀鳍（绿线圈起来）。
6，镜像对称就是将三维空间中的一个坐标轴的方向反过来。（例如，x‘=-x）的变换。但是，这枚青铜镜有两个坐标轴将方向反过来，已经不是镜像对称。
7，好比你对着镜子在做俯卧撑，镜子里的你在做仰卧起。吓着了吧。又好比是一个男人照镜子，镜子里面出现的是女人。
物理学的最终目标是尽可能准确地描述我们宇宙中存在的每个物理系统的行为。
物理学定律需要普遍适用：相同的规则必须始终适用于所有位置的所有粒子和场。它们必须足够好，以便无论存在什么条件或进行什么实验，我们的理论预测都与测得的结果相匹配。
透光镜就是光线照射镜面以后，反射到墙面显示出镜子背面花纹。（上海博物馆15000枚青铜镜仅仅4枚透光）。
我们看见一般的照镜子，镜像与景物是分开的。就是说，反射物（镜子）与被反射物（景物）是分开的，是两个物体。
而透光镜的景物与镜像都是同一体，但是透光镜还需要一件东西，就是强烈的光源，没有强烈的光源照射在镜子鉴面，也是不能投影出镜子背面的图画。
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三，形成镜像的元素：
第一是景物。
第二是映照景物的平面（景物投影的界面）。包括玻璃镜子-水面-磨光的大理石地面等一切吸收景物的平面。
我们看见一般的镜子，镜子是被反射物，反射物（景物）不是这一枚镜子，就是说，景物与镜子是分开的，是两个物体。
而青铜透光镜的景物与镜子都是同一件物质，但是透光镜还需要一件东西，就是强烈的光源，没有强烈的光源照射在镜子鉴面，也是不能投影出镜子背面的图画，光源包括手电或者太阳光线。
透光青铜镜的景物是镜子背面的纹饰，通过光线照射镜子正面将镜子背面的纹饰二次反射投影到一个平面。
镜像对称对于青铜透光镜来说，就是青铜镜背面的景物画面与投影画面一致。目前已经知道的所有的透光镜都是凸起镜面都是对称的。
注意，海市蜃楼没有景物对应，不是镜像，而是虚幻的错觉。
（这里镜子的正面是反射物，镜子的反面图纹是被反射物，在手电光源的照射下，将光线反射到墙面，显现出背面的图纹“鱼”）
这个双鱼青铜透光镜1682克，直径21.3厘米，最薄4毫米，最厚处12毫米，属于高浮雕，是目前已知最厚的青铜镜。在透光的图像中，厚的鱼鳞高处（12毫米）。
并且，这一枚青铜镜监面是是凹形的。
好比一个女人（红色的鱼）对着镜子在做仰卧起。镜子里一个男人（绿色的鱼）在做俯卧撑。吓着了吧。
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四，情况很糟
把投影翻过来，发现，实物与投影需要3次镜像反演，而反物质鱼正物质只需要2次。
镜子无论是什么形状，都是可以实物与投影一一对应的。
需要一种新的数学工具刻画这个现象。
或许是青铜镜里有暗物质或者暗能量被强光照射以后激发出来？
光子身上带有电磁力，而电磁力是四种基本作用力之一，其他三种分别是弱力、强力和引力。当电子穿过空间时，由于电性吸引或排斥，其他的带电粒子能够感应到它。因为这一效应受到光速的限制，其他粒子实际上是对电子过去的位置而非真实的位置作出反应。量子物理解释这一现象时，把真空描述成充满虚粒子的一锅沸腾的汤，穿过的电子踢了虚光子一下，虚光子就以光速前进并撞击其他粒子，交换能量与动量。
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五，实物青铜镜破坏了CPT对称吗
我们知道，时间平移对称——能量守恒；空间平移对称---动量守恒；空间旋转对称——角动量守恒。
宇称守恒定律是指镜像对称，镜子内外应该是一模一样的，只是方向不同。而这一枚古代铜镜内外不对称。
这一枚宋代古铜镜已经告诉我们宇称不守恒了。
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六，变换
上图1是实物鱼，图7是C变换，图8是p变换。
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七，是反物质吗
反物质并不仅存在于科幻中。例如，在生活中，有一种水果就会产生反物质。
那就是香蕉！
香蕉含有少量的钾-40，它在衰变的过程中偶尔释放出一个正电子（也就是电子的反物质）。其实，我们的身体也包含了钾-40，也就是说你自己也会释放正电子。除此之外，反物质也被运用在医学中，科学家也在研究反物质推进器等等。
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七，透光青铜镜为什么反射出现无法理解的拓扑变换？
在古代的青铜冶炼中，青铜器质量最高的就是青铜镜（结构最复杂的是曾侯乙尊盘，金属配比最复杂的是越王勾践剑），据专家估计，中国目前存在大约10万枚青铜镜，最好的出现在三个历史时期，战国时期，汉代，唐朝。其中唐朝青铜镜最为精良。目前已知透光青铜镜大多是汉代。
而这一枚透光双鱼镜却是宋金时期。
宋朝是我国科技-文化-经济最发达时期。
这一枚青铜透光镜的科技含量直逼21世纪，许许多多的未解之谜在今后100年也未必能够破解。因为它包含了数学（拓扑几何变换）物理学（宇称不守恒-这一枚青铜镜违反了镜像对称），天体物理学（宇宙大爆炸-反物质），....。
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八，需要证明投影的鱼来自哪里？
第一个问题，投影鱼来自什么物体
回答，来自铜镜，因为只有一个照射反射物。
第二个问题，既然来自铜镜，那么问：投影鱼是铜镜背面鱼反射的，还是隐藏在铜镜背面鱼的反面---我们看不见但是可以想象的鱼的反面？
回答：
我们设铜镜背面的：
鱼头为上；
鱼尾为下；
鱼腹为前；
鱼背为后。
那么，铜镜中的鱼是：头胸腹是左，尾是右。
而投影中的鱼也是：
鱼头为上；
鱼尾为下；
鱼腹为前；
鱼背为后。
那么，铜镜中的鱼是：头胸腹是左，尾是右。
说明了投影中的鱼来自铜镜。
只不过变了形态。
上面图叫鱼鳍棘，有9条。我们看铜镜，背鳍有20条鳍棘，而投影有40条鳍棘。
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九，下面是其他人收藏的双鱼透光青铜镜，就没有发生投影变换
十，100多年物理学基础面临困境
CPT定理最意义深远的结果还是相对论与量子物理学之间的深层联系：洛伦兹不变性。如果CPT对称性是一种良好的对称性，那么洛伦兹对称性（必须指出，在所有惯性（非加速）参考系中观察者的物理定律保持不变）也必须是一种良好的对称性。如果违反了CPT对称性，那么洛伦兹对称性也会被破坏。
有时，粒子的行为与反粒子不同，这没关系。
有时，物理系统的行为与其镜像反射不同，这也是可以的。
有时，物理系统的行为取决于时钟是向前还是向后运行。但是，时间向前移动的粒子的行为必须与反光镜中向后移动的反粒子的行为相同。这是CPT定理的结果，这是唯一的对称性，只要我们知道的物理定律是正确的，那就永远不能被打破。
宇称不守恒的根本原因就是中微子只能向左旋转，不能向右旋转。
而弱力是个左撇子，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的影响。
物理的法则就是向左向右规则不一样。震撼了物理学界。
我们的宇宙是左撇子宇宙，或许还有一个右撇子宇宙。弱力为什么是个左撇子？物理学家认为，正反物质除了电荷相反以外，就是没有左旋的反中微子，这就打破了“电荷反转的对称性”。
物理学还发现了“时间反转不对称”，正反物质的k介子可以互相震荡转换，但是转换速度不一样，正物质转换成为反物质时间长，反物质转换正物质时间短。
这就破坏了“正反物质的时间反转对称性”。（1964 年Cronin 和Fitch 实验上首先从K介子系统中又发现弱相互作用过程中宇称(P)和电荷共轭 (C) 的联合 (CP) 也是对称性破缺的。他们由于此发现获得1980 年诺贝尔物理学奖）。
宇宙大爆炸的时候，正反物质数量是一样的，如果自然法则完全对称，宇宙就没有物质，只剩下能量了。非常幸运，正反物质互相转换的时候，弱力时间不对称，正物质比反物质多了十亿分之一。太阳-地球-火星-....。都是正物质的产物。
如果，正反物质：电荷（Charge）单独反转不对称，空间（Parity）单独反转不对称，时间（Time）单独反转不对称，如果三个一起反转，就会（联合CPT）对称。
发现所有的物理规律都是“CPT”严格对称的。
换一句话说，任何一个物理学公式，你把空间三维坐标xyz换成-x和-y和-z，时间t换成-t，电荷q换成-q，它跟原来的公式一模一样。这就是CPT对称。泡利（1945年诺奖）严格证明了CPT对称根本原因就是洛伦兹变换不变。
洛伦兹变换不变是狭义相对论和CPT对称的基础。CPT对称和狭义相对论是等价的。
那么，它们两个有什么区别？
狭义相对论是说，一切物理定律在洛伦兹连续变换下不变；CPT对称是说，一切物理定律在洛伦兹离散变换下不变。
洛伦兹变换不变
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十一，如果哪一天发现CPT不对称，量子力学和相对论两大物理学支柱就会一起倒掉。
就是说，量子力学和相对论本质关联就是CPT对称洛伦兹变换。
洛伦兹变换不变是光速不变的原理，光速不变的本质信息传递不能超过光速。只要不传递信息，是可以超过光速的，例如空间膨胀和量子纠缠，以及虚粒子。这3个例子没有传递信息。所以，信息传递比光速还要本质的东西。
在强力、万有引力、电磁力作用范围内，质量是对称的。也就是说，反应前的质量与反应后的质量是相等的。反应前的质量相当于景物，反应后的质量相当于镜像，两者是对称的。这就是宇称守恒定律的原始机理。
人们通过大量的观测，发现在强力、万有引力、电磁力作用范围内，宇称是守恒的。宇称就是一种空间的对称性。其外延意义是：在物理学中，这种“对称性”就是指物理规律在某种条件变化下的不变性。
例如：
你将一张纸在封闭的容器里燃烧，燃烧前和燃烧后其质量没有改变。燃烧是化学反应，改变的是化学健的结构，属于电磁力的范畴，说明在这个范畴里，宇称是守恒的。这实际上就是物质不灭定律，也就是质量守恒。
在强力范畴里，将轻核经聚合成反应成为重核，其反应前后的总质量不变。
在万有引力范畴里，物质的质量不会因引力不同而改变。
而且，这样的实验无论是今天做还是明天做，无论是现在做，还是明年以后做，无论是在广州做还是到纽约做，只要实验条件没有改变，所得的实验结果都是一样的。例如古代故事【曹冲称象】，在引力对称情况下，无论是大象还是石头，都是具有相同的质量（重量）。如果引力不对称，曹冲称象就是一个无知的举动。
显然，在强力、万有引力、电磁力作用范围内，质量是对称的。
也就是说，反应前的质量与反应后的质量是相等的。在这些实验过程中如果照镜子，反应过程与镜子里的影像是对称的。这就是宇称守恒定律的原始机理。
粒子物理标准模型认为，宇宙诞生伊始，物质和反物质一样多。如果情况真如此的话，在强烈的辐射下，物质和反物质相遇后会立即湮灭，那么，星系、地球乃至人类就都没有机会形成了。因此，有科学家进而提出，可能是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷不对称，导致宇宙大爆炸之初生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质才形成了我们今天所认识的世界，这就是所谓的宇称不守恒（CP violation）。
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十二，镜像不对称出现在强力-电磁力-引力中，会出现什么
作者：凡人一品说：
镜像对称性在物理学中有很重要的应用,主要体现在以下几个方面:
1. 电磁学:在经典电磁学中, Maxwell 的电磁场方程具有明显的镜像对称性。这导致电场和磁场也具有镜像对称性,可以简化电磁场的计算。在量子电动力学中,电磁场量子也遵循相应的对称性,比如光子的自旋角动量为±1。
2. 量子场论:在量子场论中,如果一个理论具有镜像对称性,那么对应的场量子(如电子、光子等)必定是模玄对称的,拥有左旋和右旋两个度量相同的组份。这可以推导出宇宙中物质与反物质的量子数应该相同,为寻找反物质提供理论依据。
3. 粒子物理:许多基本粒子都具有内在的镜像对称性,如电子、光子和一些 中间玻粒子等都是模玄对称的。而一些基本力如电磁力也具有镜像对称性。这些对称性导致单粒子的许多物理性质成对出现,如自旋、电荷等。
4. 弦论和M理论:在弦论和M理论中,额外空间维度以及气溶胶影射都具有明显的镜像对称性。这要求理论中所有的物理量如弦张量、稀薄矩阵等也必须具有相应的对称性,以保证量子理论的一致性。这为理解高维空间提供重要线索。
5. 相对论:在相对论中,时空本身就具有一定的对称性,其中包括一定的旋转对称性和平移对称性。这些对称性决定了宇宙中的时空度规和几何学性质。而对称性的破缺,如宇宙的有界性和时空的曲率,则产生重力和引力波等效应。
所以,镜像对称性在理论物理学各个分支中都有着举足轻重的作用。它不仅决定了许多物理量和相互作用的性质,也为理解空间本质和量子宇宙提供了重要线索。因此,研究镜像对称性具有重要的物理意义。
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十三，镜像对称最早是由物理学家发现的。
1990年左右，菲利普·坎德拉斯、齐妮娅·德·拉·奥萨(Xenia de la Ossa)、保罗·格林(Paul Green)和琳达·帕克斯(Linda Parks)发现它可以用于枚举几何，因此激发了数学家对此的兴趣。
枚举几何是研究几何问题解的数量的数学分支。
坎德拉斯和他的合作者证明了镜像对称可用于计算卡丘流形上有理曲线的数目，从而解决了一个长期的难题。尽管镜像对称最初的方法是从物理出发的，数学上并不严格，它的许多数学预测已经被物理证明了。
镜像对称是纯数学中的热门话题，数学家正在物理直觉的基础上探索镜像对称的严格数学化表述。
镜像对称也是进行弦论和量子场论计算的重要工具，这两者都是物理学家用来描述基本粒子的理论。
镜像对称的数学表述主要有马克西姆·孔采维奇的同调镜像对称，以及安德鲁·施特罗明格、丘成桐和埃里克·扎斯洛的SYZ猜想。
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十四，光子的基本属性是：
它们具有零质量和静止能量。它们仅作为移动粒子存在。
尽管缺乏静止质量，它们仍然是基本粒子。
它们没有耗费电能。
它们很稳定。
它们是旋转粒子，光子的自旋为1,使它们成为玻色子。
它们带有能量和动量，这取决于频率。
它们可以与其它粒子（如电子）相互作用，例如康普顿效应。
它们可以被许多自然过程破坏或产生，例如当辐射被吸收或发射时。
在空旷的地方，它们以光速行进。
光子始终处于运动状态，在真空中，以恒定速度向所有的观察者行进，每秒299792458m/s，用c表示。光子是电磁辐射最小离散量，是所有光的基本单位。
光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子，光是电磁辐射的载体。
光的路径改变受到引力作用，光经过质量大的天体时受到引力影响出现引力透镜现象。
所以，这一枚透光青铜镜的反射出现镜像不对称现象属于电磁力作用，与与以前出现的弱力不守恒是不一样的
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发表于 2023-10-25 09:25:49
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