前幾篇文章裡說過，楊振寧是二戰後全世界最偉大的物理學家。今天，咱們就說說楊振寧最為人所知的物理學貢獻——獲得了諾貝爾獎的「宇稱不守恆」。
對稱和守恆
想理解「宇稱不守恆」，需要先知道兩個概念——「對稱」和「守恆」。
一句話來說就是：在楊振寧之前，整個物理界都堅信「宇稱是守恆」的，而楊振寧提出「宇稱不守恆」，打破了長期顛撲不破的信念，重塑了整個人類的世界觀。
所以說，如果用更加精確的概念重新定義一下，我們能把對稱的概念拓展。這個定義是：如果對一個可測量的對象進行某種操作後，這個對象維持不變，就可以說它在這種操作下是對稱的。
在這個新定義下，連數學公式都可以是對稱的。比如有些函數的圖像就存在對稱軸，說明這個函數的數學公式天然就包含對稱的概念。而物理定律是用數學公式表達的，所以一樣也有對稱。講到這裡，我們要繼續把對稱的概念做第二次拓展，拓展到物理學領域。這個定義更深刻，它說的是：每一個對稱都對應一個物理上的守恆定律；而反過來，每一個物理上的守恆定律也都對應一個對稱。
這是由數學家艾米·諾特（Emmy Noether）證明出來的。它的突破性就在於，直接把對稱和守恆連起來了。怎麼理解呢？我直接說結論：能量守恆，對應時間平移的對稱；動量守恆，對應空間平移的對稱。
至於為什麼不是動量守恆對應時間平移對稱，能量守恆對應空間平移對稱呢？如果你感興趣，可以自己百度，這裡就不細說了。
什麼是「宇稱不守恆」？
明白了常見的守恆定律對應的對稱，下面我說說常見的對稱又對應哪些守恆定律。還是直接說結論：旋轉對稱，對應角動量守恆；鏡面反射對稱，對應宇稱守恆。
到這裡，宇稱守恆終於出現了。怎麼理解呢？「宇稱」是一種操作，數學定義上就是把一個體系表示位置的XYZ中任選1個，乘以－1，比如變成X(-Y)Z。這就是一次宇稱操作。宇稱是有數值的，只不過數值只有2個，+1和-1。一次操作後，如果宇稱值沒變，那就是宇稱守恆。
理解「宇稱」，最簡單的例子就是照鏡子。照鏡子時，鏡子裡的像和外面的實物在前後方向上是反著的，就相當於在其中一個坐標上改變了符號。注意，這裡說的只是幾何關係的變化，而不是真的要用鏡子去反射存在電子和光子的作用。1956年之前，絕大部分科學家都相信宇稱是守恆的。這種相信的程度，和我們現在相信能量守恆是一樣堅定的。因為此前的實驗中，在自然界所有的四種相互作用力下，沒人遇到過宇稱不守恆的情況。
實這裡稍微解釋一下，自然界四種相互作用力，分別是引力、電磁力、弱力和強力。引力和電磁力大家都熟悉，弱力和強力是啥呢？簡單說，它們都是在原子核內部產生的力。讓質子和中子相互轉化的，是弱力；而讓夸克黏在一起形成質子、中子，並保證質子和中子不分崩離析，組成原子核的，是強力。
這四種力，囊括了目前已知的所有可測的相互作用。一直以來，在這所有的四種相互作用力下，宇稱守恆就像是一條顛撲不破的真理。而楊振寧和李政道卻破天荒地提出：在其他三種力中，宇稱依然守恆；但在弱力中，宇稱不守恆。
θ和τ之謎
上世紀50年代，不少物理學家研究的重點，是分析高能粒子對撞後產生的新粒子。在分析中，科學家們遇到了一個謎題：當時有兩種新粒子，一個叫θ，一個叫τ，兩種粒子一個會衰變成2個π介子，一個會衰變成3個π介子。在這兩種情況下，宇稱值一個是+1，一個是-1。你可能覺得，這有什麼奇怪的？不同粒子衰變不同嘛。當時很多科學家也是這麼認為的。但在θ和τ上就有問題——因為這兩種粒子除了衰變不一樣，其他一切可測的參數，包括質量、自旋、帶電、壽命等都極為接近。接近到如果不考慮衰變產物不同，θ和τ簡直就是同一種粒子。
對於這個問題，當時有兩種意見——一派認為，θ和τ是兩種不同的粒子，只不過測量出來的數據非常相似。既然是不同的粒子，衰變方式當然不同，衰變後的宇稱值自然也不同，沒什麼奇怪的。至於為什麼各項參數如此接近，有待今後解決。這也是當時科學家的主流觀點。
另一派，也是少數派則認為，θ和τ壓根就是同種粒子，但衰變後的宇稱值是不一樣的。這潛在的意思就是說，宇稱可能是不守恆的。但這一派面對的質疑太大了。因為宇稱守恆幾乎是當時所有物理學家心中顛撲不破的信念，要打破它，需要異乎尋常的堅實證據。
最快諾貝爾獎的誕生
楊振寧和李政道當時的想法是，重新檢查過往的粒子衰變實驗，看能否從中找到線索。當時人們為了尋找新粒子，做了大量的實驗，也許能從這些實驗數據裡找到答案。
但經過十幾天的計算，楊李二人發現，過往所有實驗的數據都沒法判定宇稱是否守恆。因為要搞清楚這個問題，有一個參數——贗標量（Pseudoscalar）是必須要測的，但之前實驗沒人測過。
這並不奇怪。雖然當年也有物理學家對這個問題感興趣，但是由於對稱性在理論物理裡實在太重要了，所以壓根沒有人質疑過宇稱守恆，更沒有人想著去證明它。著名的物理學家費曼（Richard Feynman）的看法很有代表性，他說：「質疑它，要不是極聰明，就是極蠢。」
在這個發現的基礎上，楊李二人把必須要用贗標量，才能判定弱力中宇稱是否守恆的證明，寫了出來，另外附上了5個實驗設計。這些內容寫成一篇論文交給了《物理評論》期刊。
文章一發，就引起了巨大的反對。很多著名的物理學大佬，包括費曼、泡利（Wolfgang Pauli）、「夸克之父」蓋爾曼（Murray Gell-Mann）、魏格納（Alfred Wegener）、朗道（Lev Landau）、布洛赫（Felix Bloch），都不同意。而力挺繼續這項工作的物理學家，大都比較年輕。
但一個理論站得住站不住，不是靠名聲大小，而是靠實驗驗證。怎麼驗證這個結論呢？楊李二人找到了另一個華人女科學家，當時實驗物理學家中的佼佼者——吳健雄。
吳健雄是名門之後，中學時是胡適的學生，學物理後導師是大名鼎鼎的泡利。聽了兩位的介紹，吳健雄又把資料找來看了看，把心一橫，我來做這個實驗。
10個月後，實驗結果證明，楊振寧和李政道是對的。在弱力作用下，宇稱確實不守恆。這個實驗，就是「宇稱不守恆」的第一個證據。
因為這個發現，1957年10月，諾貝爾物理學獎頒給了楊振寧和李政道。從論文刊登到最終獲獎，只有短短的12個月。就此，最快諾貝爾獎出爐。