太初有道

宇宙瞬息萬變，而物理定律永恒，它們在宇宙誕生前便存在，是它們構建了宇宙。實驗過程不可能每天都一樣，因為現實世界中的萬物都在變化。今天比昨天涼一些，多少會讓實驗過程發生變化。地球的磁場在不停地轉變方向，多少會影響實驗。太陽越來越老，越來越亮；月球在逐漸漂離地球—這些事實也多少會影響實驗。現實世界沒有固定不變的事物，但在物理學家的思維世界中，定律永遠為真、永恒不變。這種永恒不是偶然也不是妄念，而是意志的行為。物理學家只有將現象回溯成永遠為真的定律，才會覺得自己真正理解了現象。

如果將實驗設備打包運送到另一個國家、另一個緯度，實驗過程會有些不一樣，因為當地的地磁場、引力場與原先不同，氣溫可能更高或更低，穿過實驗室的宇宙射線流量也不同。但物理定律依舊完全不變。同樣，認為物理定律在這里那里、在一切地點都相同，也是意志的行為：只有將實驗在新老地點的差異歸因為某種環境上的差異，并由此通過不可變且普適的物理定律得到這不同的結果，我們才肯罷休。

堅持用無所不在且永遠正確的定律解釋各種現象，不僅可以使我們穿越宇宙，在空間與時間中漫游，回到最遙遠的時代，還為我們裝備了三件強大的武器，隨我們一同旅行。它們是能量、動量和角動量。

1915年，埃米 · 諾特證明了一個重要結論：如果掌控系統運動的定律在系統平移或旋轉后保持不變，那么便可以根據系統平移或轉動的位置和速度求出一個始終保持不變的量。我們稱這樣的系統擁有一個“守恒量”。由每處的定律都相同，得到的守恒量是動量；由系統不論朝向東西南北還是別的什么方向都沒有變化，得到的守恒量是角動量。諾特定理有一個推論：如果動力學規律在任何時候都相同，就存在另一個守恒量—能量。因此，由物理定律的普適性和不變本質可以得到動量、角動量和能量這三大守恒量。若要理解非常遙遠或非常久遠的系統，這三個量的守恒性質將提供很大的幫助。

1930年，沃爾夫岡 · 泡利設想了一種名為中微子的粒子，它會在核反應中帶走動量和能量。他之所以做出這個假設，是因為實驗證據清晰地表明，核反應過程中的能量和動量不守恒。于是他猜測存在一種不可見的粒子，由此保證能量和動量依然守恒。之后大約三十年里，中微子不過是純粹的猜測，但在1956年，它們終于被發現了。中微子難以探測，因為它們與其他物質的反應截面很小，只有大約10—46平方米。按照經典物理，其他粒子要想與中微子發生碰撞，就必須經過中微子附近大約 米即10—23米以內的區域，這個距離是質子直徑的一億分之一。其實根據量子力學，這么精確的定位沒有任何意義，所以中微子反應截面極小的真正意義是，與它們發生相互作用的可能性極低。盡管如此，中微子在構建宇宙的過程中依然發揮了重要作用。