电磁感应，电磁波，宇称不守恒，这般情形“诱惑”着法拉第，麦克斯韦，还有吴健雄……他们凭借对物理所怀有的好奇心，进而执着地展开探索，最终创造出对世界有着深刻影响的伟大发现。
整理 | 周星舟、赵勇、张莉、方波
好多人觉得物理学是那种特别艰难的学问，实际上并非如此，探寻物理学的动力乃是好奇心，有了好奇心去钻研物理就并非难事，并且研究的成果能够对人类的生产力以及人类的福利起到变革作用。
1831年，英国人开展了一个极为简单的实验，此实验对人类的影响难以估量，二十岁时经偶然机遇，受一位知名化学家雇佣成为助手，自此开启研究生涯，起初大家虽知晓有电与磁，但二者关系不明，且电的性质和磁的性质也均不明确，大家都清楚在冬天脱毛衣时常常会产生火花，这是因为毛衣与周围物品产生了静电。所以，在早年那个时期，于欧洲存在着一个魔术 ，此魔术是借助一个金属盘子 ，盘子上面站着一名女孩 ，你往金属盘子里充入静电 ，那时懂得运用刚才所讲的火花办法持续累积 ，能够使许多静电跑到这个金属盘子上 ，进而那个女孩子全身都带有静电。电有个趋向 ，会走到身体表面的极端处 ，所以这个女孩子的头发、肩上都带有静电。这是当时颇为有名的一个魔术。然而到底这电是怎么一回事 ，正是像他们这类人来进行研究。
1831年，做了一个具有开创意义的实验，此项实验实则极为简易，也就是有个线圈，线圈之中放置了一块磁铁，那么处于这样的情形下，他发现此线圈没电，他发觉当线圈保持不动，把磁铁往里面插入一下，瞬间就产生了电，倘若将此磁铁向外拉一下，也会产生电，反过来亦是可行的，让磁铁静止不动，将线圈朝右或朝左移动，线圈同样会产生电，这可是一个重大的发现，在物理学范畴内，有一个专有的名称称谓电磁感应，英文称作 -，这个简约实验所带来的影响是难以估量的。今天，我们日常所使用的全部电，均是源自大发电厂。有如这座特别的发电厂，其内运用的具体原理究竟是怎样的呢？它所采用的原理，乃是借助一些静止不动的磁铁起步网校，于这些静止磁铁的内部，设置数只促使其运动的线圈，依据适才所提及的方式，致使这些运动状态的线圈产生电流，并将该电流送往我们居住的家庭抑或礼堂等地，进而成功引领人类步入电力的时代。电力之于二十世纪乃至二十一世纪人类所造成的影响，我们确实难以进行估量。这是一幅油画，它处于他的实验室之中，那时他已然颇具名气，并且主持着该实验室。这是另一张画作，当时在伦敦，每年临近圣诞节时会举办一个名为圣诞演讲的活动，此活动已举办过数次。我认为这是英国当时上流社会一项饶有趣味的活动，而且这项活动对整个英国科学的发展乃至人类整体的发展有着决定性作用。所以，一些社会活动对人类常常有着至关重要的影响。那么今天，我们在这，有这个活动，是华英基金会组织的，所以，我们能了解到，华英基金会设立后其具备的社会意义。
在后来出现了这么一位年轻的理论物理学家，其名为，他比某某小了40岁。在大学毕业之际，他二十几岁，那时他就萌生了想要去研究电的想法，然而他刚刚大学毕业，却不知该如何开展研究，于是他写了一封信给。某某是个天才，仅仅比他大7岁，可当时已然是颇有名气的教授，并且已经撰写过诸多关于电跟磁的文章。所以能够想象到他觉得向某某请教最为合适，因而就给某某写了一封信。这封信直至现在依旧保留着，但是某某的回信如今却寻觅不到了。他的信我将其翻译出来，其中有这么一句。我于近期取得学士学位，内心渴望对电的现象予以更多了解，却不知该通过何种方式才能达成深入的了解，而深入的了解所用的名词是into the。他询问“倘若你能够为我们提供一些指点，我们将会满怀感激”。为何他会提及“我们”呢？缘由在于他打算与另外三位同学一同开展电的研究，故而撰写了这封信。彼此是相识的，他们全都是苏格兰人。那么物理学家支付，我前面讲了，他所的回信现今已经失传了，然而，我们能够想象得出，他肯定是告知你要去看这些文章，其中自然涵盖他自己写的文章，不过，很明显，他格外着重强调：你要看的那些文章。他是个大实验物理学家，但是他不懂理论，他写的文章数量众多，被编成了好几本书，你去把这些书翻翻看，会发现没有一个公式，这是因为他没学过很多数学，特别是他没学过微积分，不过他具备丰富的想象力，还有丰富的几何直觉。在取得了大成就之后，他故去了，此时有人写了一篇很长的追悼文。于这个追悼文当中，表述“的书里不存在一个公式，然而他实际上是一位伟大的几何学家”，缘由在于他引入了一种直觉的观点，此直觉的观点即为“电场”。他所表达的是电与磁的力量皆能够转变为一种称作一个场的事物。场这个名词乃是20世纪至21世纪理论物理学的核心思想，该思想的源头是那个不会书写公式的人所提出的。去钻研了所告知他的这些文章，67年之后他便写下了这四个方程式，这四个方程式便是有名的“”方程式。我觉得这四个方程式，是19世纪极为至关重要的物理方面做出的贡献，我猜测或许能够讲，这四个方程式同达尔文的进化论一块儿，属于19世纪最为关键的科学成果。
在1861年的秋天，他进行了一番计算物理学家支付，随后发现，这种波的速度为每秒钟19万3千英里，于是，他着手去查阅相关文献。当时，他知晓有人曾测量过光的速度，同样是19万3千英里，他由此认为，这两者不可能是一种耦合，所以，他大胆地提出，光波——当时已明确光是一种波——他表示光波实际上就是电磁波。这个结论对人类所产生的影响，又是难以估量的，这一发现将人类带入了电磁波通讯时代。在1854年6月28号的时候，他已然63岁了，他写了一封信给一位年轻的英格兰物理学家，这位物理学家后来也成为了一位伟大的物理学家，信里讲道：“你尚且年轻，我却已是年迈……可是呢我们清楚我们所钻研的课题是这般崇高又美丽，于其中开展工作能让弱者沉醉，强者激昂。”。
接下来，我要给大伙讲第三个事例，此事例与吴健雄紧密相关。想必在座的诸位对吴健雄这个名字都极为熟悉，毕竟东南大学设有吴健雄纪念馆。吴健雄是从当初的中央大学毕业的学子，而后前往美国，于布鲁克林获取博士学位。这张照片拍摄于她五十几岁时，拍摄地点是她位于哥伦比亚大学的实验室。1957年正月，吴健雄宣告了她的实验，该实验证实了在β衰变之中宇称不守恒。对于β衰变以及宇称不守恒，我接下来要向大家略微阐释一番。
处在20世纪之初、19世纪之末的时候，首次出现了放射性的相关发现。存在一些诸如铀这类的元素，它们释放出某些具有放射性的物质。而这一发现，即这些放射性物质，让贝克多·居里以及居里夫人荣获了诺贝尔奖金。那些从放射性中释放出来的光与射线，其中一部分是x光或者γ光，刚才实际上我已然提及，然而还有一些当时被称作β光。β光是一种粒子。当发现β光的时候，众多电子从铀当中逸出。所以，在20世纪的初期阶段就展开了诸多研究，那么，吴建雄于20世纪五十年代时，在这一领域就已然扮演着极为关键的角色了。大家都清楚她的工作极为精准，并且所选的课题特别优质。宇称不守恒是一种理论层面的观点，我接下来再向大家大致阐述一番。1957年，吴健雄这篇颇具声名的文章在当年一月份时还只是一份预印本，直至二月才正式得以刊印发行。该消息彼时瞬间传遍了物理学界，故而引发了如此巨大的震动，我下面为大家予以解释。2月2号，美国物理学会在纽约的New Hotel举行了周年大会。这个大会盛况空前。后来大会的记录上提到：“那间屋子挤满了人，有些人甚至从天花板上的大吊灯爬到上头去，为的是能够听这些演讲。”物理学界引发了震荡，那次震荡跟三十年以后相同——1987年的“高温超导体会议”，是第二次世界大战以来物理学界两次最大的震荡。最大的缘由，是这两个震荡都波及物理里诸多方向，并非只是其中一个领域。
我要给大家解释一下，关于吴健雄所做的这个实验的背景。在二战开展之前，物理方面的实验，都是规模较小的那种。二战结束之后，核物理领域成为了极为热门的研究课题之所在。这是由于在二次世界大战过后，所有的政府都得知知道察觉到，这个物理方面的研究，对于国防而言，存在着密切的关联关系。在第二次世界大战期间，里头出现的两个新的重要军用设备，都是跟物理研究有着关系联系牵扯的：其中一个是雷达，另外一个是原子弹。在第二次世界大战之后，所有国家都清楚知晓，为了国防的缘故必须开展物理研究，于是纷纷投身于物理研究领域，特别是进入了核物理的研究范畴。而要进行核物理研究就需要用到加速器，所以便着手制造越来越大型的加速器。那么，这便是在第二次世界大战以后制造的首个大型加速器，它被称作“Cosmo”，其所在地是纽约州。头一个加速器是这样的，然而后续出现了更大的，鉴于在其上开展了诸如十年的工作，收获了诸多成果，若想达成更精细的效果，仿佛要制造一台放大倍数更高的显微镜，于是需要去做一个更大的加速器，就这样一代又一代的加速器变得越来越大，当下最大的加速器位于日内瓦，称作“LHC”，它所在的是日内瓦的一个欧洲联合实验室名为“CERN”，恰好就在最近这一个月，这台机器宣告竣工了。所以，就在上一个礼拜，把欧洲的诸多元首召集去准备给他们展示。欧洲各个国家全部加起来，再算上美国，中国也略微投入了一点成分，前前后后耗费80亿美金才打造出这个机器。然而一个月以前遭遇了一场小型火灾，因而如今看来真正的对撞恐怕要到明年夏天方能启动。在这个实验项目里，常常配备几百个拥有博士学位的研究工作人员，还有几千个研究生参与其中，中国也有一部分研究生和研究员在里面开展工作。
在1956年那个夏天，有三件事儿发展出来了，之后看来，这挺关键。头一个想法是，某些方程式左右是对称的，某些方程式左右也是对称的，不过某些方程式和某些方程式里提及的力量一个叫核力一个叫电磁力，但眼下要探讨的衰变这个力量很微弱，叫弱力。然后就想，强的力量场景里左右对称嘛，然而弱的力量场景里左右不对称？这仅仅是个设想罢了。那么，b衰变以及K衰变俱为一种弱的力量，所以，我们讲，是不是于这个里面左右存在不对称的情况呢？可是，此底下马上就要展开研究，我方才讲过，B衰变已然有上百乃至上千个试验了，那些试验皆是构建于宇称守恒的观念之上的。所以，我们称，得要对此进行重新估价。所以，我们便将5种不同的b衰变——过去所开展的诸多试验归纳而成5种——我们把每一个都予以仔细计算了一番。这计算之后得出了一个惊人结论，即，原本大家当初认为这些B衰变试验与宇称守恒关系极大，且大家都讲得有条有理。实则全然错误。过往所有试验都无法证明在B衰变中左右是否对称。我们经计算发现，事实是过去在B衰变中无人做过直接证明左右对称的试验。换言之，宇称守恒直至那时，从未在B衰变试验中被检验过。于是乎我们便提出来讲，究竟用怎样的实验去测试，在B衰变以及其他衰变当中宇称是守恒的呢？这也就意味着要开展一项比以往所有B衰变试验都更为复杂的试验，方可测量出来。所以我们提出来了5种各异的试验，其中有一种是关于B衰变的。我们的文章于1956年的6月22号寄出去了，此乃当时的预印本。
在我们把这个预印本寄出去之后，所得到的反应是，大家全都觉得难以置信。当时存在一位大物理学家叫Pauli，这个名字在英文里是“ Pauli”，在中文里被翻译成“可畏的Pauli”。Pauli比我年长21岁呀，在量子力学刚开始的时候，他就开展了极为关键的工作。他身为一名理论物理学家，并且极具严谨性，或许是由于他这种极其严谨的个性，他批评起人来毫不留情面。他给其一位有名的学生写信，Pauli说道：“我不信上帝是个弱的左撇子。”。他所讲的这个“弱”专门指的是弱相互作用，所谓“左撇子”意思即为左右呈现出不对称的状况。他还声称：“我打算投入一笔数额巨大的资金，而实验最终将会得出一种对称的分布。”换而言之也就是说左右处于对称的状态。这句话同样是记录在信件之上的。过了长达半年多的时间，等到吴健雄所进行的实验得出结果之后，发现左右并非对称，他随后又给曾经的助手写了一封信，他说道“我之前对别人讲我要打赌，还好当时没有人跟我打赌，倘若有人跟我打赌的话，那我如今就要面临破产了。我并没有充足数量的钱，所以才会破产。”。现就这般情形而言，我仅会损失些许名誉，然而我的名誉数量众多，故而我并不惧怕。”（观众发出笑声）这是Pauli的照片，他跟吴健雄相识，之后跟李政道、跟我也都相熟。他是一个身形矮胖且出身于维也纳的人，后来定居在瑞士，而且经常会前往，所以在四十年代末期他就与吴健雄和袁家骝颇为熟悉，那么后来跟我、跟李政道同样都很熟悉。他呢，我方才提及，时常毫不留情地批评他人。那么假定你举办一场报告，要是Pauli前来，他通常都会坐在第一排。他存在着这么一个习惯，他总是这般前后如此地摇晃，我们都清楚，要是他摇晃的频率有所增加，那就意味着他将要提出一个极其困难的问题了。
大家都晓得费曼，他身为大理论物理学家，当年年纪尚轻，是36岁，当时告诉别人宇称绝不会不守恒，他讲，我愿拿50块美金赌1块美金，宇称必定守恒。待宇称不守恒被发现后，他便乖乖开具一张支票：50块美金。而与他打赌的那个人，认为这是一张极重要的支票，没把这张支票拿去银行兑付，而是将其置于镜框里，挂在自己办公室内。这便是费曼的照片。Felix Bloch是诺贝尔奖金获得者，因其在NMR方面有贡献，NMR后来引出了MRI，MRI对如今的医药意义重大，听说一年有几千万人照MRI，他绝对不相信左右会不对称，他说若宇称不守恒，他会把自己的帽子吃掉，这是Bloch的照片，Bloch是大学第一个获得诺贝尔奖的科学家。李政道跟我认为，我们指出了一个极为重要的事实，即：在弱相互作用里，以往不存在宇称守恒的试验，而我们觉得我们所指出的是很不错的试验，能够用于研究。然而，我们并不认为宇称会在任何弱相互作用力中不守恒。
那么吴健雄所做的实验得以发生的缘由究竟是怎样的？在那时，绝大多数的实验物理学家都不愿意开展我们所提出的实验，缘何如此？是因为在当时我们提出来的那些实验都是相当困难的。实际上，后来经发现，其中存在着一种极为简单的状况，然而在当时却没有任何人了解到这一点。她隐隐感觉，宇称或许会不守恒。她具备超人之处究竟为何？是她意识到，一个基本的自然定律是必须要通过做实验来进行验证的。后来我曾经讲过，说那是吴健雄“独具慧眼”。
她乃是一位在B衰变领域极为卓越的物理学家，然而她所要开展的这个B衰变实验，必须要在低温环境下进行，鉴于她自身并不具备低温物理实验的条件，于是她便从of——国家标准局邀请了四位低温物理学家，共同参与其中的一项实验，此实验乃是李政道与我提及的五种实验里的一个具体实验，该实验名为“B-decay of Co60”，Co60是Co的一种被称作同位素的物质，这种Co的同位素现今在医药界有着颇为重要的用途，Co60具有放射性。不是普通Co60的这个放射性Co60，要拿来进行激化，此激化需在低温状态下开展。于是她找了四个来自国家标准局的合作者一同合作。在那个夏天过后的5个月里，直至1957年年初，她在纽约与华盛顿之间来回奔波。因为国家标准局位于华盛顿。他们的实验碰到了诸多困难，鉴于B衰变和低温均是两项全新技术，在他们之前，从未有人将这两项技术合并起来做一项实验。所以这是一个全新领域，而她迈入了这个领域。在这个全新的领域当中，自然是有着诸多战术层面的问题是需要去解决的。举例来说，鉴于他们所要开展的是处于一个极为低的温度环境，而他们所要进行的Co60是要放置在一个巨大的结晶的表面的，鉴于这般低的温度条件，这个结晶必须要足够大，小的结晶是不符合要求的，他们实施的第一步是要打造出一个大的结晶，在这个结晶上面去涂抹Co60。故而他们是需要去学习制造大晶体的技术的。历经了三个星期的艰苦卓绝的奋斗，她以及她的来自哥伦比亚的学生们最终成功制造出了一个大概有1个大的晶体。吴健雄后来说是“ like a ”，像一颗钻石一样漂亮。
他们先是去到大学的大化学系图书馆寻觅，化学系的人时常要做晶体，于是他们前往化学系的图书馆，将做晶体的书籍都搜罗过来。她后来亲口讲，这些书上布满诸多灰尘，他们把它们翻开展开研究，折腾了三个礼拜，依旧做不出来。这些溶液里面能够做出小结晶来，却做不出大的。她的学生里面有一位女研究生，这位研究生后来成了大学的教务长。那个研究生，在那个时候，一个下午都没能做出来，于是她把它带回了家，接着第二天早上，她忽然醒来，就发现这个溶液里出现了很大的晶体，所以她又把这个溶液带到实验室里去观察。后来明白了，原来她把这个溶液放在了厨房的炉子旁边，厨房的炉子温度当然比较高，所以他们就知道了，这个窍门就是要控制温度。如此一来，他们就做出了一个大的晶体。这个晶体，吴健雄将其带到华盛顿去时长，她讲道：“我把晶体带到华盛顿当日，我清晰获悉吾乃全球之中最为欢愉且最为自豪之人。”吴健雄宣称己之实验后，美国相当重要的报纸之一《纽约时报》处于头版位置便有了此消息，进而报告了这个相关事迹得以传播的动态。我们能够阐述，鉴于宇称守恒系属基本观念范畴，此刻乍然出现一个破绽，仿若一座具备堤坝予以阻拦的区域正被攻毁，于是物理学家们皆赶忙去检验于各类弱相互作用状况之时宇称是否守恒。在全世界诸多地方，接下来的五年开展了几百个类似实验。由于这是一种普遍现象，所以不只是高难物理学家，众多其他物理学家也能够做此实验。几百个实验得出的结果究竟是什么呢？那便是证实了宇称不守恒乃是所有在弱相互作用下的一般特性。
这是由吴健雄所做的实验引发的后续一系列情况，在接下来不少年份里呈现出诸多各异的研究路径，并非仅仅局限于单一实验，而是整个相关路径皆产生了一定程度的变化。其一，她成功将对称观念提升至基础理论框架之中的一个核心观念位置。其二，除了宇称P守恒与否的情况外，另外存在着两种离散性质的守恒，其中一种被称作C，另一种被称作T。在1964年时，有两位来自美国的物理学家带领着两名学生，他们证实了T同样不守恒。他们所进行的此项实验，在历经十几年之后，于1980年荣获了诺贝尔奖。其三，在B衰变的过程之内，除了有电子出现这一现象之外，同时还会有中微子出现。这项深入开展的研究致使产生了三个诺贝尔奖，在1988年，因发觉存在两个各异的中微子而荣获诺贝尔奖，到了1995年，发现存在第三种中微子，进而又获得了一个诺贝尔奖，到了2002年，发现这三种中微子之间会相互转换，这是此前未曾料到的，于此再次获得了一个诺贝尔奖。
然而，吴健雄最终都丝毫不曾获取那本应赋予她的诺贝尔奖。究竟这是何种缘由呢？对此存在着诸多各式各样的探讨。其中一种探讨表明，诺贝尔奖奖金设定有着如此一项规则，即唯有在当年2月l号之前刊发的论文方才具备获得诺贝尔奖的可能性。然而她的论文是在2月1号之后发表的，故而就是那一年奖项并没有将吴健雄纳入其中。讲的这个话也算是存在一定道理的，不过你自然而然难免极易会提出疑问：怎么想显然也应当授予吴健雄呀。只因李政道向我仅提出了该个理论，该个理论不算被证实，必定得有实验予以支持，而那个实验室乃是吴健雄弄的。是以倘若在那年的十月底，他们于讨论诺贝尔奖之际，最为容易的一个法子便是：今年我们不给这个领域的，而是给予其他领域的——这可是时常会有的情形——接着到第二年，亦即58年，吴健雄的文章合了格了，也给吴健雄。这难道不是特别轻易懂的一种解释嘛？所以此种解释无法自圆其说。可是有人另外给出一种说法，讲诺贝尔奖存在别样的规则，即其不能授予四个人，仅限定向一、二或者三连个人颁发。那么吴健雄那次实验里相当关键的同伴又是谁呢，就是那些归属于国家标准局的合作人员，其中有一位最为重要，此人——过后担任了国家标准局的主任——那时是一位异常年轻且颇为杰出的低温方面的物理学家。像这样的状况下，当时若要给吴健雄颁奖，那就必定得涉及这个，如此一来便会成为将奖项授予四个人。所以他们进行讨论一番后，最终还是没把奖给吴健雄。有人赞成这个理论，通常是低温物理学家赞成，然而做B衰变的物理学家不赞成这个理论，到底哪个是对的，现在还不知道，不过诺贝尔奖金委员会有一个规矩，说是一个奖给了五十年以后，能让科学史的研究者看看五十年前的档案，所以我猜想现在肯定已经有科学史的研究者到Store home，去看五十年前的档案了，或许他们会得出来一个结论。
吴健雄于伯克利获取博士学位之际，其导师为Segre，Segre在五十年代时亦荣获诺贝尔奖。Segre出身于意大利，在颇具名气之后才迁往美国，并长期居留于此。他于晚年时撰写了一本书，我印象里如今似乎已有中文翻译本，我向在座年轻同学推荐，书名为《From X-rays to 》（中文名《从X射线到夸克》），这本篇幅不大的书借助通俗易懂的语言述说了二十世纪理论与实验，不过是以实验为主的基本物理学的发展，我将此书推荐给所有人，给那些对科学萌生兴趣的同学。我特地十分着重予以提及的是，他的这本书里面存在着这样特定的一段内容，这本书里面自然是讲述了宇称不守恒这一事项的，同时这本书的内里也阐述了他的那位学生的相关情况，在这里有一段内容，我打算将其念给诸位听众朋友们听，我把该段内容翻译成为如下所示的样子，“这三位身为中国的物理学家展现出了如下这般的预测，在历史的进程当中，中国曾一度担当起世界文化引领者的角色，当中国从她当前所处的历经浴血奋战、艰难困苦的革命时期毅然迈出，再度承担起她往昔所拥有的历史角色之后，她对于未来世界物理学领域将会产生何等巨大的贡献”，我对着在座的各位年纪尚轻的同学们阐述说明，你们正身处于一个具有重大意义、风云变幻的大时代之中。世界各地的人们都已然察觉到，宣称中华民族已然摆脱了浴血奋战的革命时期，期望并且必定能够于世界文化范围之内担当起引领角色。如此一来，我期望Segre的这段表述，你们能够领会其中蕴含的深刻意义。
这里呈现的内容，是依据2008年10月27日杨振宁于东南大学所进行的一场名为《物理学的诱惑》的宣讲，而后整理而成的。