CPT

物理定律

物理学定律满足C(电荷共轭)、P(宇称)以及T(时间反演)这三种对称。物理学定律在C、P和T的联合作用下保持不变。CPT定理是物理学最基本的守恒定律。

基本内容

如果粒子用反粒子替换，右手征用左手征替换，以及所有粒子的速度都反向，则物理定律不变，这被称作CPT定理。CPT定律是一个物理界最基本的守恒定律。简单的来说就是宇称对称，电荷正负对称和时间反演对称三者是严格守恒的。

物理学定律在被称为C、P和T的联合作用（或对称）之下是不变的。这里，C指的是用反粒子代替粒子；P的意思是取镜像，也就是左右彼此互换；T指的是颠倒所有粒子的运动方向——这样的结果是使运动倒退回去。在正常的情况下，支配物质的物理学定律不会因为CP联合而自行改变。接下来，如果科学定律在CP联合作用以及CPT联合作用之下都不变，那么它们也必须在单独的T作用下不变。

T指时间反演，意思是同一事件正向发生和逆向发生的概率。如果我们假设打碎一个杯子，对于该事件而言，它的逆向发生表现为碎片变为杯子。而这是不可能发生的，因为该事件不能违反热力学第二定律，孤立封闭系统的混乱程度总在不断增加。然而，对于一个或数个粒子而言，它们没有熵，因此它们发生某个运动的话，正向发生和逆向发生的概率相等，也就是微观层次上的时间对称。在微观层次上，物理学几乎是完全时间对称的，也就是物理定律在时间流逝的方向倒转之后仍然保持为真；但在宏观层面上，时间存在着明显的方向。通俗的讲，随着尺度的减小，事件逆向发生的概率会逐渐趋近于正向发生的概率，当尺度非常小的时候，我们认为两者是近似相等的。

质疑

曾经有一个数学定理说，任何服从量子力学和相对论的理论必须服从CPT联合对称。20世纪50年代的研究指出，P对称在弱相互作用下会被破坏，而C对称被破坏也有几个有名的例证。于是有一小段时期，物理学家认为CP对称在所有的物理现象中都会守恒，但不久后就发现这也是错的。由于CPT守恒的关系，这意味着T对称（时间反转）也必须被破坏。CPT定理需要所有的物理现象都保有CPT对称。它假设量子定律和洛仑兹不变性都是正确的。具体的，CPT定理指出，任何有伴哈密顿算符的洛仑兹不变局部量子场论，都必须有CPT对称。

换句话说，如果同时用反粒子置换粒子，取镜像和时间反演，那么宇宙的行为必须是一样的。然而，克罗宁和费兹指出，若仅仅用反粒子取代粒子，并取镜像，但不反演时间方向，则宇宙的行为仍保持不变。也就是说，物理学定律在时间方向颠倒的情况下必须改变，即它们并不服从T对称。

1956年，李政道和杨振宁提出弱相互作用实际上不符合P对称。换言之，弱力使得宇宙和宇宙的镜像以不同的方式发展。同一年，吴健雄证明了他们的预言是正确的。她把放射性原子的核排列在磁场中，使它们的自旋方向一致。实验表明，在一个方向比另一个方向发出来更多的电子。

人们还发现弱相互作用不服从C对称，即是说，它使得由反粒子构成的宇宙和我们的宇宙不同的方式行为。尽管如此，弱力似乎确实服从CP联合对称，即反粒子构成的宇宙的镜像，与我们的宇宙以同样的方式发展。然而，1964年发现，在K介子的衰变中，不服从CP联合对称。

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