太極圖與反物質(zhì)

從物理學(xué)的概念提出：“反對稱是在對稱操作的基礎(chǔ)上，加上二元（如黑白）互換操作，使操作前后兩圖完全重合。”中國傳統(tǒng)文化的陰和陽、天和地、男和女等也是相反的二元。我國傳統(tǒng)文化中的太極圖（俗稱陰陽魚）是最完美的反對稱。

近年來，國內(nèi)出現(xiàn)《周易》的討論熱。例如，李申寫的《從二進(jìn)制看〈周易〉與現(xiàn)代科學(xué)的關(guān)系》一文中，介紹數(shù)學(xué)家萊布尼茨的“二進(jìn)制”論文與白晉神父于1701年11月4日寄的“先天圖”的關(guān)系。萊布尼茨給白晉的回信中說：“這個易圖可以認(rèn)為是現(xiàn)存科學(xué)之最古老的紀(jì)念物，然而依我之見，這種科學(xué)雖為 4000 年以上的古物，但數(shù)千年來卻無人了解它的意義，這是不可思議的。然而它卻與我的新數(shù)學(xué)完全一致。”

物質(zhì)世界也存在“陰陽對稱”、“正反對稱”和“有無相生”。物質(zhì)由原子組成，原子由帶正電荷的原子核和帶負(fù)電荷的電子組成，正負(fù)電荷數(shù)相等，原子呈中性。設(shè)想將原子中的正負(fù)電荷對換，即原子核帶負(fù)電荷，而周圍的電子帶正電荷，這樣的原子有可能存在嗎？如果是可能的，則這種反對稱原子可稱為反物質(zhì)。科學(xué)需要證據(jù)，科學(xué)家要尋找證據(jù)、尋找規(guī)律。上世紀(jì)的科技史證明的確存在這種反對稱物質(zhì)。

（1）物質(zhì)世界存在“正反對換”和反物質(zhì)

我們習(xí)慣于利用電子發(fā)展高新技術(shù)。有沒有帶正電荷的電子呢？ 1928年，物理學(xué)家狄拉克建立了描寫相對論性電子行為的方程，此方程“無中生有”地指出為什么電子有自旋，而且自旋量子數(shù)為1/2而不是整數(shù)；得出負(fù)能量值的解，并提出“反粒子”理論來解釋。1932年8月2日，安德森使用云霧室從宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了電子的反粒子——正電子。這是人類第一次證實(shí)自然界的確有反粒子存在。狄拉克因其方程和其他理論工作而獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎。1955年Ｅ.C.塞格爾和Ｏ.錢伯倫合作用高能加速器研究并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子的反粒子——反質(zhì)子（反質(zhì)子與質(zhì)子的差別只是由正電荷變成負(fù)電荷），因而獲諾貝爾物理學(xué)獎。原子核中還有中子，中子沒有電荷，沒有正負(fù)電荷對換。但反中子經(jīng)過衰變后就變成一個反質(zhì)子，而不是一個帶正電荷的質(zhì)子。因此反質(zhì)子和反中子可以組成反原子核。1956年科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了反中子，1964年找到由一個反質(zhì)子和一個反中子組成的反氘核。20世紀(jì)60年代前后相繼發(fā)現(xiàn)了一系列反粒子。其中，1959年我國物理學(xué)家王淦昌參加與蘇聯(lián)科學(xué)家的聯(lián)合研究，發(fā)現(xiàn)了反西格瑪反超子，并獲國家自然科學(xué)一等獎。1974年美籍華人科學(xué)家丁肇中和里希德分別發(fā)現(xiàn)了大質(zhì)量的電中性介子，從而證明了夸克的存在，于1976年獲諾貝爾物理學(xué)獎。

如果用儀器將反質(zhì)子減速，而且讓它們有機(jī)會與正電子相遇，就可能形成反氫原子。1998年，歐洲和美國的科研機(jī)構(gòu)先后宣布他們制造出９個和７個反氫原子，這是人類探索反物質(zhì)的一大進(jìn)步。

(２)物質(zhì)世界存在“有無相生”

物質(zhì)世界存在“有中生無”和“無中生有”嗎？答案是肯定的。科學(xué)家觀察到：粒子和反粒子相遇時會出現(xiàn)物質(zhì)消失，科學(xué)家稱之為“湮滅”或“湮沒”，而且會釋放出大量能量。這種“有無相生”的科學(xué)規(guī)律是由愛因斯坦于 1905 年提出的質(zhì)能關(guān)系式Ｅ＝mc²，預(yù)言質(zhì)量和能量有互換可能。

反物質(zhì)粒子和正物質(zhì)粒子相遇會產(chǎn)生湮滅，變?yōu)楣庾雍徒樽樱尫啪薮竽芰俊Ｒ粋€質(zhì)子和一個反質(zhì)子湮滅時釋放大約1800兆電子伏的能量；而在熱核聚變（如氫彈）中，一個質(zhì)子和一個中子發(fā)生反應(yīng)形成氘核（有部分質(zhì)量損耗）時，釋放２兆電子伏的能量。在石油資源短缺的今天，人們看到未來能源的希望之所在。

以上這些探討只要說明：東方的整體綜合思維不僅不會妨礙按西方的分析邏輯思維的科學(xué)探索，而且有助于對科學(xué)的理解。

[責(zé)任編輯]蒲 暉