简介：喜欢写科普的游戏制作人关注为了方便大家理解，我先来说说「对称」。她说：在系统中每个连续的对称性，都会对应着一个守恒量。德国数学家埃米·诺特这句话要怎么理解呢？意思就是说，在这个世界里，任何连续性的对称维度下，都一定有某个物理量因此而守恒。什么意思呢，就是说，任何相同的物理过程，换一个时间来进行都是一样的结果。比如你把一个小球从相同楼层上抛下去，不管你是今天丢，还是明天丢，这个加速掉落的过程肯定都是...
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为了方便大家理解，我先来说说「对称」。
在 20 世纪初，德国著名的女性数学家埃米·诺特提出了一个非常著名、也非常受物理学家们欢迎的诺特定理。
她说：在系统中每个连续的对称性，都会对应着一个守恒量。
德国数学家埃米·诺特
这句话要怎么理解呢？
意思就是说，在这个世界里，任何连续性的对称维度下，都一定有某个物理量因此而守恒。
比如，在时间维度上就有平移对称性。
什么意思呢，就是说，任何相同的物理过程，换一个时间来进行都是一样的结果。
比如你把一个小球从相同楼层上抛下去，不管你是今天丢，还是明天丢，这个加速掉落的过程肯定都是一样的，最后落地的速度也一定一样，这都可以用相同的重力加速度公式来计算，这个公式里面也不会有任何起始时间的参数，因为不管什么时间做这个实验，肯定结果都是相同的。
那么时间平移的对称性对应什么物理量守恒呢？
对应的是能量守恒。
为什么这么说呢？
因为时间平移如果对称的话，系统的整体能量就不会发生变化。
比如你今天把小球拿到楼顶付出了一定的能量，转化成了小球的势能。
那么你不再移动小球的话，到明天小球的势能也不会有任何变化，你明天如果抛下小球，小球的势能就会转化成为相同的小球落地的动能，能量因为时间平移具有对称性，所以保持了总量守恒。
如果时间平移不对称了，比如重力常数随时间发生了变化，变得越来越大了，那么第二天小球就会凭空具有了更多的势能，那能量就不守恒了，我们就可以凭空源源不断地获得能量，这显然是不可能的，因此时间平移一定是对称的。
与之相同，物理学里还有空间平移对称性，意思是一个物理过程，无论在哪里进行都是一样的，它不会随位置变化而发生改变。
在知名科幻小说《三体》里开篇就有这么一段情节：
三体人派了几个智子跑到地球捣乱，随机干扰了粒子加速器实验结果，结果导致全球的物理学家们都陷入了恐慌。
当时材料学家汪淼去找物理学家丁仪去了解科学界发生了什么事情，丁仪就邀请汪淼打台球。
丁仪问汪淼，如果你能把台球打进洞的话，那么我把球桌换个位置，用相同的球，在相同的位置，用相同的角度和力度击打，是不是还能打进洞？
汪淼当时一脸迷茫的说：当然可以啊，这个过程中没有任何物理量发生变化了。
其实并不是没有任何物理量发生变化了，因为球桌的位置已经不同了，可是汪淼还是会默认没有什么发生变化，这就是因为空间平移对称性在大家心目中都是下意识默认的，不会有谁认为空间平移后物理过程就不同了。
所以，任何物理实验在任何位置和时间做，过程和结果都应该是可以完全重现的。
这甚至是人类科学能够建立起来的基础。
试想，如果这两条都不成立了，那么就没有人能观察到完全相同的实验现象。
实验如果不能重现，那么一切科学实验就都失去意义了，那整个客观世界也就毫无规律可言了。
这也是在三体小说里，当外星人的智子干扰了地球上的所有粒子对撞实验，造成空间或者时间平移对称性被破坏的假象以后科学家为什么会感到恐慌的原因，因为这等于说在微观层面，整个人类发展科学的实验基础都不存在了。
所以在小说里，大刘就假想当智子干扰了全世界粒子加速器的时空对称性后，全球的高能物理科学研究就会被彻底锁死的情形。
因为人们将无法再采用实验的手段去探索和发现新的物理规律，从而导致整个人类科学的进步都被彻底锁死了。
如果真的有这种恐怖的技术手段，那么这种假想也确实是非常有可能成立的，因为时间和空间平移对称性的确是一切现代科学的基本前提，没有时空平移性的世界是不可想象的。
如果说时间平移对称性导致了能量守恒，那么空间平移对称性导致了什么守恒呢？
它导致了动量守恒。
那肯定有朋友就会想了，物理学上守恒的量好像还有不少，比如角动量也是守恒的，这个又对应了什么对称性呢？
角动量守恒的确也有对应的对称性，它对应的是空间旋转对称性。
也就是说，任何物理过程在任何角度方向上进行结果都是一致的。
如果我们不标注方位的话，我们观察某个物理实验过程的录像，在排除外界影响的前提下，我们是无法判断实验中各种物理过程的方向的。
它可能朝北，也可能朝南，但是不重要。
因为无论它朝什么方向都不会影响实验的过程和结果，物理过程在空间方向上是旋转对称的。
其实这些对称性反映的是我们宇宙的一个基本特性，就是宇宙在时间和空间维度上的分布都是绝对均匀的。
比如我们宇宙无论是不同位置，还是不同方向，还是不同时间，光速都是绝对一致的。
各种常数也都是完全相同的。
所以各种物理过程自然也就是完全一致的。
时间维度上同样如此。
无论是过去，现在，还是将来，我们的物理定律也都是不会发生变化的。
这很好理解对吧。
除了这些对称性之外，人们还发现了很多其他对称性，比如洛伦兹对称性，说的是在不同惯性系中物理规则也是一样的。
这涉及到相对论的一些概念，我们就不过多赘述。
不过大家有没有发现，这些对称性都描述的是一些连续量，因为诺特定理本来说的就是连续的对称性，那么有没有不连续的对称性呢？
有科学家认为也有这种非连续的对称性，有人就提出了空间的镜像变化可能也是对称的。
这种对称的意思就是任何物理过程，如果我们把它镜像一下的话，也应该是对称的。
比如你在手里抛接一个硬币，这里面包含了可以用牛顿力学解释了运动过程。
如果有一个镜子，将整个过程映射出来的话，那么镜子里面反射的对称过程也都是应该符合牛顿力学规则的，不会发生变化。
有不熟悉物理学的朋友就会奇怪了，为什么要研究镜中世界呢？
镜子不就是真实世界的影像反射而已吗，里面怎么会有物理过程？
其实这个镜像中用的镜子只是一个比喻，并不是真的去观察一个镜子。
镜像对称的意思就是如果我们有办法把一个物理系统里面的所有向量的方向就像镜像一样给翻转变化以后，那么整个系统的物理过程也会对称地全都反过来，系统的整个演化过程会像镜像一样左右相反，但是其他不变。
比如一个旋转的足球，顺时针状态和逆时针状态就是镜像的，那么与之相关的物理过程也都应该是镜像的。
物理系统应该具有「空间镜像不变性」。
那么任何物理过程都具有空间镜像不变性又对应什么守恒呢？
1927 年美国的物理学家尤金.维格纳（Eugene Paul Wigner）提出这种对称应该对应宇称守恒。
美国物理学家 尤金.维格纳
「宇称」是什么意思呢，宇称（parity）又译为奇偶性。
所谓的宇称守恒（Parity conservation）就是奇偶守恒的意思。
奇偶守恒又是什么意思呢？
这就要用到一些中学的数学概念了。
我们都知道量子可以用波函数来描述，那么我们发现有的波函数是偶函数。
学过初等代数的朋友都知道，偶函数(Even Function)的定义就是如果对于函数 f(x)的定义域内任意的一个 x，都有 f(x)=f(-x)，也就是偶函数的图像是关于 Y 轴对称的，左右翻转就能和原图像重合。
而有的波函数是奇函数。
奇函数（odd function）的定义是指对于一个定义域函数 f（x）的定义域内任意一个 x，都有 f（-x）= - f（x），所以奇函数的图像上是关于原点对称，要上下翻转加左右翻转才能重合的图像。
奇偶函数图像
尤金 · 维格纳就认为，镜像对称对应的就应该是波函数的奇偶特性不变。
也就是说任何物理系统镜像以后，里面量子的波函数会保持奇偶特性不变。
奇函数镜像后还是奇函数，偶函数镜像后还是偶函数，不会互换。
而这个不变性就被称为宇称守恒。
当然维格纳不是凭空这样断定的，他也是通过复杂的数学证明得到的这个结论。
物理学家们当然都很喜欢这个结论。
几乎所有的物理学家都有一种天生的执念，他们认为优美的大自然就应该是对称的，对称就是宇宙最和谐自然的形态，是它应该有的样子。
很快大家也在万有引力、强互相作用力和电磁力中都用实验都验证了宇称是守恒的。
不过大家发现还有一些实验似乎有点疑问，是什么实验呢？
出现问题的地方是当时高能粒子实验中发现的一些「奇异粒子」。
什么是「奇异粒子」呢？
奇异粒子是物理学家在加速器中通过粒子碰撞发现的两种新粒子，这两种粒子分别被命名为θ粒子和τ粒子。
之前科学家一直觉得它们应该是相同的粒子，因为θ粒子和τ粒子的物理性质非常一致，它们具有相同的质量，相同的电荷，就连寿命也是一样的。
那么后来怎么知道它们是两种粒子呢？
是因为发现它们的衰变产物不一样。
θ粒子和τ粒子的衰变公式
你看，按照它们的衰变公式，θ粒子可以衰变成两个粒子，包括一个 π+ 介子和一个 π0 介子，而τ粒子衰变之后的产物则是两个 π+ 介子和一个 π− 介子，有三个粒子，两者明显不同。
更重要的是：θ粒子衰变产物的波函数是偶宇称的，那么根据宇称守恒，θ粒子的波函数也应该是偶宇称的；而τ粒子的衰变产物是奇宇称的，所以τ粒子的波函数也应该是奇宇称的才对。
这样看，θ粒子和τ粒子被区别成不同的粒子应该毫无疑义。
你看它们衰变产物不同，从衰变产物的属性又能得知它们的奇偶属性也不同。
所以虽然它们两个其他方面长得很像，但也只是长得像的双胞胎而已，并不是同一种粒子。
但是，这两种粒子过高的相似性也引起了一些科学家的怀疑。
别的粒子之间都差别巨大，他们两个怎么会如此相似？
于是有人开始怀疑起来，有没可能这两种粒子其实就是同一种粒子呢？
但宇称守恒明确地指出这是不可能的。
在当时这一现象也被称为「θ-τ之谜」，很多科学家试图弄清楚这件事情，这其中就包括了大名鼎鼎的两位华人科学家杨振宁和李政道，他们对这个现象也产生了很大的研究兴趣。
年轻的杨振宁和李政道
杨、李两人对衰变过程中起作用的「弱相互作用力」感兴趣起来。
我们都知道在物理理论中，宇宙中所有力的属性目前可以分为四大类，分别是「万有引力」、「电磁作用力」、「强相互作用力（又称强核力）」和「弱相互作用力（又称弱核力）」，这四类力又被称为四大基本作用力。
这四种力中，最强的是强交互作用力，其次是电磁作用力，然后是弱相互作用力，而能压扁恒星、塑造黑洞的万有引力其实是最弱的作用力。
强相互作用力是原子核之间的作用力，作用距离在核际范围，弱相互作用力是原子核内部的作用力，作用距离最短，而电磁力和引力则都是长程力，作用距离可以无限远。
科学家们认为所有的力都是由某种玻色子来传递的，比如电磁作用力表示电荷在磁场中所受到的力，它对应的玻色子就是光子。
传递强相互作用力的是胶子，传递弱相互作用里的是 Z 和 W 玻色子。
而传递万有引力则是目前还未找到的「引力子」，找到它也算是物理学家们还未了的一个心愿。
四大作用力
于是杨、李两人检查了之前所有关于宇称守恒的相关实验，果然发现四种力中只有弱相互作用力的宇称守恒还没有被任何实验验证过。
也就是说大家只是默认在弱相互作用下，宇称应该也是守恒的，而这很可能是宇称的一个漏洞。
在粒子的衰变起作用的正好就是弱相互作用力，那么有没可能是弱相互作用下宇称其实是不守恒的，从而导致同种粒子在弱相互作用下衰变，结果因为镜像变化后产生出了差异才产生了两种衰变结果呢？
这对于当时的物理学界来说可是一个很惊人的猜想，因为这直接挑战了物理学家们的集体信念：宇宙中不可能存在宇称不守恒的现象。
虽然科学家对于宇称的对称没有之前那些连续量的对称性那么笃定，但是也是相当自信的。
但凡是惊人的论断自然需要惊人的证据，杨、李两人知道光凭借理论推导是不足以证明这一惊人论断的，于是他俩也同时构想出了两套检验观点的实验方法，希望用确凿的事实加以证明。
然后杨、李两人就开始寻找能帮助他们用构想的实验验证宇称不守恒现象的科学家。
不过他们找了很久都没有找到合适的人来帮助做这个实验，因为几乎所有人都认为这个实验不会成功的，因为要推翻宇称守恒几乎是不可能的。
其中不乏一些知名的大科学家都对此表示了质疑，其中包括泡利、费曼、朗道这样级别的科学家。
泡利甚至愿意花钱跟人打赌宇称一定是守恒的，而居然没有谁敢跟他对赌，可见当时整个物理学界对宇称守恒是多么信任。
就在杨、李两人快要陷入困境的时候，他们终于找到支持者，他们找到的是同为华裔身份的一位女物理学家吴健雄教授。
吴健雄教授
吴健雄当时也是相当有名的物理学家，尤其她当时已经是研究β衰变的知名专家，而β衰变正好是弱相互作用范围，正适合帮助两人实现他们构想的第一套实验方案，正好吴教授也对杨、李两人的猜想非常有兴趣，决定支持他们。
这么多正好凑在一起，历史看来就不得不隆隆前进了。
在杨李两人找到她之后，吴教授仔细研究了他们的想法和方案后立即决定放弃自己的假期和会议来进行这个实验，于是物理学上又一次跨时代的进步即将开始。
杨、李认为要验证宇称问题，最好的办法就是找到一种放射性的粒子，然后把它们弄成不同的自旋方向，让它们互为镜像，然后再观察不同自旋方向的放射粒子在衰变的时候发射衰变射线的情况会不会违背镜像原理即可验证宇称问题了，这就是他们构想出来的第一套实验方案。
吴健雄根据他们的方案，决定选择使用钴 60 元素作为放射源。
钴 60 会经过两步衰变成镍元素的过程中会放射出一份电子、一份中微子和两份伽马射线，其中的发射出的电子正好用来进行观察，一份几十毫克钴 60 的样品一秒钟就可以发射数以万计的电子，这是一种非常好的放射源。
钴 60 的衰变公式
那么，β放射源找好以后下一步就是要制造出自旋不同的稳定的钴原子了，这是最困难的地方。
为了得到稳定的原子，吴健雄想尽了办法，最后她终于找到人帮忙，利用了美国国家标准局的超低温装置，将钴元素冷冻到接近绝对零度的温度下（0.003 开尔文）从而制备出了稳定的接近静态的钴原子。
吴健雄再利用螺线管制造出强磁场把两份钴原子调制成不同的自旋方向，从而得到互为镜像状态的钴原子，然后就可以观察统计它们衰变过程中，在不同方向上发射出的电子数量有没有什么区别了。
钴 60 衰变的镜像实验
吴教授统计了钴原子自旋的轴向方向上发射出的电子数量，她把逆时针自旋的钴原子轴向上向下发射的电子数量记录为 �1 ，向上发射的电子数量记录为 �2 ，然后把顺时针自旋的钴原子向上发射的电子数量记录为 �2′ ，向下发射的电子数量记录为 �1′ 。
那这四个数量应该是什么关系呢？
首先根据空间旋转对称性我们可以知道，如果把逆时针的钴原子的轴线旋转 180 度就可以变成顺时针的状态，那么根据旋转对称性，很显然， �2 就变成了 �1′ ， �1 就变成了 �2′ ，所以 �2 肯定要等于 �1′ ， �1 也肯定要等于 �2′ 。
那么如果再根据宇称对称的话，这两个原子现在已经互为镜像关系，所以 �2 又要等于 �2′ ， �1 又要等于 �1′ 。
所以如果两个对称性都成立的话，就有下面两组等式，所以这四个数量都应该全部相等，四个方向上发射的电子数量应该完全一样才对。
但吴健雄精心的测量了一下这四个数值，发现并不相等，于是这就很清楚的证明两条等式之中必定有某条是不成立的。
更进一步的测量结果是，旋转对称中的两个等式是成立的，但是镜像对称的等式不成立。
这说明钴原子在自旋的轴向上，向上和向下发射的电子数量并不相等，而且系统镜像之后，上下发生了颠倒，因此钴原子的衰变过程并非是镜像对称的。
这里有朋友会有一个小疑问，为什么发射电子在上下方向数量不同就可以证明是两者是「非镜像对称」呢？
这个问题类似之前网络上流传的一个智力题，问：「为什么人照镜子的时候，会左右颠倒，而上下却不颠倒呢？」
这个问题咋听起来好像还真有点费解，但其实答案很简单，因为「左右」和「上下」两组文字概念在不同坐标系中是不一样的。
我们首先看镜子的作用是什么，镜子的作用其实就是翻转了现实世界的坐标系。
镜中的坐标翻转
我们照镜子的时候，如果把空间的三维坐标用不同颜色画出来，你就会发现，镜子里面三个坐标轴和镜外的三坐标轴相比，其实只有绿色的坐标轴方向发生了反转，而红色和橙色的坐标轴方向并没有发生变化。
而图中红色的坐标轴是代表上和下的概念，所以镜子里的「上下」和镜子外的「上下」还是同样的方向。
而「左右」则不同了，左右是一个相对概念，它与图中绿色的坐标轴的朝向是相关的。
当镜子里绿色的坐标轴反转的时候，自然也就改变了左右的概念，所以镜子里的左右就颠倒过来了。
所以，刚才那个智力题考的其实是你有没有认识到镜子反转的坐标轴只和左右概念有关，但是和上下概念没有关系。
所以我们就可以理解，镜像的过程是不会改变上下方向的。
那么镜像两边的钴 60 原子，在上下方向上发射出的电子，自然就应该是彼此对应相等的。
但是，现实情况是并不相等。
上帝可能真的是一个左撇子！
吴氏实验中的宇称不守恒
1957 年初哥伦比亚大学物理系某次午餐聚会上，年轻的李政道兴奋的把他们实验快接近成功的消息告诉了与会人士，这自然引起了轰动。
在场的另外一位叫莱德曼教授 (Leon Lederman) 听后心想，如果弱相互作用下宇称真的不守恒，那么他正好有加速器的设备条件来试试李杨论文中设计的第二套实验方案。
于是莱德曼的团队只用了四天时间就完成了李杨的第二个实验，结果也非常清晰地指向宇称不守恒，等于说吴健雄和莱德曼的两个实验的结论都推翻了弱相互作用下的宇称守恒，于是两篇实验报告同时发表了出来，这项诺贝尔级别的发现就正式诞生了！
这项发现让李政道和杨振宁两人终于成功的揭开了τ-θ粒子之谜，他们清楚的证明在弱相互作用下，宇称是不守恒的，所以τ和θ粒子其实就是同种粒子（后来被统称为 K 介子），它们之间的衰变差异只是因为微观粒子在弱相互作用下衰变具有不对称的「手性」造成的。
不过这项发现的意义其实并不简单是揭开了τ-θ粒子之谜，这项发现对当时的物理学界来说可谓是颠覆性的，很多顶级专家都发表了感到不可思议的评价。
研究晶体的布洛赫曾经说，如果宇称不守恒，他就把自己的帽子吃掉！可见之前的宇称观念在物理界是多么牢固。
而李杨的发现让人们第一次认识到原来大自然不是自己想象的那么和谐完美，里面有很多「破缺」的地方，这些破缺可能才导致了我们现在的世界是这个样子的。
人们顺着李杨的思路进一步深入，在宇称不守恒的思想下，把对称性破缺又和杨振宁在 1954 年和米尔斯一起做出的杨-米尔斯方程结合起来，于是认识到了电磁作用力和弱相互作用力之间更深层的关系。后来温伯格提出了弱电统一理论，第一次将四大作用力中的两种作用力在理论统一了起来，接着盖尔曼等人又建立了描述强相互作用的量子色动力学，再统一了强力，后来就是粒子的标准模型体系的建立，以及更后来发展出的弦论等等。
当然这些都是后话了， 但是从这段历史中我们可以了解到杨振宁、李政道、吴健雄他们这些华裔科学家在粒子物理学的发展路径上曾经点亮过多么关键的节点，因此对他们的贡献的评价自然也是世界级的，杨、李两人因此获得了 1957 年的诺贝尔奖，当时他们都是中国国籍，因此他俩也就成为了第一个获得诺贝尔奖的中国人，而且他们这项惊世骇俗的发现还创造了最快拿诺奖的记录，头年发论文，第二年就获奖了，说明诺奖对这项发现的认可度是相当高。
不过，可惜的是一同参与这项发现的，号称「东方居里夫人」的吴健雄教授却没有同时获奖，虽然之后她也获得了高达七次的诺贝尔奖的提名，但可惜还是因为种种原因未能最终获奖，只能说比较遗憾。
李杨打破了宇称守恒以后，物理学界也都接受了弱相互作用下宇称破缺的概念，但是整个物理学界还是觉得非常不舒服，因为大家觉得这种不对称看起来感觉就不自然。
其实在微观世界里充满了各种不自然的现象，也不知道为什么物理学家们单单对这个不对称现象就特别反感，于是很多人就开始尝试，要想方设法想找回这个对称性，让宇宙回归大家心目中的和谐状态。
后来，苏联物理学家郎道先提出一个观点，他认为宇称不对称的问题可能在于电荷也是不对称的，所以如果我们把电荷（C）和宇称（P）合在一起就守恒了，他称之为 CP 对称性，也就是说电子和镜子里面的正电子遵循同样的物理定律，这成为物理学退守的一条新的对称性防线。
但是七年之后，1964 年美国物理学家克洛宁和费奇发现有一种 K 介子很特别，他们通过实验证明在它衰变成两个π介子的过程中，CP 也不守恒。
于是，这两位打破 CP 守恒的物理学家也获得了 1980 年的诺贝尔物理奖，CP 对称防线也随之瓦解了。
可物理学家们还是没有放弃最后的努力，他们还有最后一根救命稻草：泡利 1954 年和吕德斯一起提出了的一个更强大的 CPT 守恒规则，这个里面的 T 是指时间，就是说守恒不仅要算上宇称、算上电荷，还要算上时间，这些合在一起必然是守恒的。
那么，作为时间的 T 怎么对称呢？
物理学家认为 T 对称就是指时间如果反演的话物理过程也应该是对称的，比如一个微观的物理过程我们用摄像机拍下来，那么播放录像的时候正放和倒放你如果不看时间标签的话是分辨不出来区别的。
所以物理学家就认为，就算 CP 也不守恒了，但是当电荷、宇称、时间三者同时考虑的时候，物理定律还是能保持一样的，举个例子，负电子和镜像系统里时光倒流的正电子遵循同样的物理定律。
啧啧，时光倒流都出来了，可见物理学家对于对称守恒的执念有多么强烈。
不过加入时间参数后，这个守恒倒确实是不容易被推翻了，毕竟谁能做出一个时光倒流的实验来验证呢。
于是 CPT 守恒就成了物理学对于守恒观点的最后一条防线。
也许物理学家们都认为上帝创造的世界不应该是一个左右不对称的世界吧，就像泡利说的：「我不相信上帝是一个软弱的左撇子！」
想想也是，如果你要创造一个世界，为什么不把它弄成对称的更省心也更舒服呢？
那么说到造物主的想法，这得要看看我们的虚拟世界的视角了。
在人们创造出的虚拟世界里，也会存在某种镜像对称现象吗？
首先我们看看，在虚拟世界或者说游戏世界里会有这种镜像的情况出现吗？
你别说，还真的有。
我们来看一张大家熟悉的游戏的图片。
这是一张街霸游戏的截图，大家可以看到这是大 BOSS 沙加特的两个头像。
当两个沙加特对战的时候，你如果仔细观察会发现他们居然是瞎的不同的眼睛，这是什么设定？
不光是游戏结束的头像特写，就算是游戏里的打斗动画，沙加特也同样是只有屏幕内侧的眼睛才戴眼罩，所以游戏甚至会出现角色在空中转身后，眼罩就突然从左眼变到右眼的情况，这从常识上还是挺挑战玩家的，你说眼罩可以换个位置戴，但是瞎了的眼睛也能瞬间换一个吗？
这就是角色做成了镜像对称的缘故，游戏公司为了把角色做成镜像对称的都已经违反玩家常识了。
所以游戏制作公司卡普空（CAPCOM）经常被街霸的玩家吐槽说：「卡普空让萨卡特瞎的到底是哪只眼，就如薛定谔的猫的死活一样，取决于你如何观察。」
其实，这只是因为游戏的美术设计人员认为这样更美观一些，为了让玩家无论从哪个角度都可以看到沙加特没瞎的眼睛，所以就用了镜像翻转的画面。
同样，游戏中角色对战的时候，游戏设计者也喜欢让同一个角色采用不同的左右站姿，比如左边的角色就会左手左脚在前，而右边的角色则会右手右脚在前。
这同样也是为了角色表现考虑，这种镜像的站姿都是为了更好的展示角色形象和格斗动作，而玩家一般是不会在意这点的，甚至多半都没注意到这个问题。
而且，采用这种镜像站姿后，玩家操纵角色还会感觉更加习惯一些，因为这样玩家就感觉不出哪个方向看上去动作更顺眼更清楚了，因为两个方向都能看清细节，这样更有利不同方向体验的一致性，让不同位置的对战玩家都觉得很舒服。
你看，我们也发现了游戏中的「宇称」现象，游戏为了照顾观察者视角和习惯，居然也是会采用镜像方式来表现角色的。
再给大家看一张早期 2D 网络游戏中角色的斜俯视角的八方向图片，你看在 2D 网络游戏中玩家角色其实都是左右镜像的，所以在 2D 游戏里，玩家如果认真观察都会发现角色转身之后武器就会换不同的手来持，而这是什么要这样做呢？
这其实是为了节省资源，因为早期的 2D 角色扮演游戏，所有的角色动作其实都是一系列的序列帧图片组成的，比如跑动、打斗、跳跃等等，因为角色一般有八个朝向，所以所有的这些序列帧就都需要做八个方向的序列。
而这些动作序列图片会占用大量的游戏容量，所以能精简的地方就会尽量精简。
所以，游戏的设计团队一般就会把角色的动作全部镜像一下，这样就只需要做五个方向的序列就够了，每个角色都可以省掉三个方向的全部动作，这加起来节省的空间就不少了，而且这也会减少很多美术的无脑工作量。
所以，从设计者角度来看，镜像设计自然是省时省力的好办法，至于小小的左右颠倒问题，这其实并不重要。
所以很多游戏引擎的动画编辑器里，也都非常贴心地给开发者设置了快速镜像动画的功能，方便开发者节省工作量。
那么，什么情况下不能随便左右颠倒呢？
那肯定是左右的不同属性带来了玩家体验上的实际差别，只不过游戏中一般不会这么设计，除了极少数的例外。
这个很少见的例外设计还是在街霸游戏里出现的，在街霸 III 里面，CAPCOM 设计了一个左右属性不一致的半神角色吉尔，这个角色就被设计成为一半身体是火属性，一半身体是冰属性的形态。
Gill 的左右站姿
这个翻转的角色是不是看上去反而有点奇怪了，其实你认真感受下就会发现，这才是正常的角色翻转，而不是镜像翻转。
而且，游戏设计师为了表现出这个角色真实的方向感，还特别设定，Gill 站在 1p 方向（面向右侧）时用左手左脚出招，招数都是火属性的，而在 2p 方向（面向左侧）的时候，用右手右脚，发出的技能招术就都是冰属性的。
Gill 不同方向招数属性不同
其实说句实话，转过身相同招式的属性就发生变化还挺难让玩家适应的，玩家都习惯了没有方向的角色之后，想要玩好 Gill 还得重新适应适应。
你看，如无必要，其实不如违反常识对吧。
那么，我们的宇宙造物主为啥也要纠结这个左右问题呢？它为啥不像游戏设计师一样，把弱相互作用和其他三种力都统一起来，直接都镜像守恒呢？
这种宇宙底层逻辑中的神秘设定肯定是为了某种重要需求了，虽然现在我们还难以一窥究竟，但是已经有物理学家提出了一些看法。
有科学家认为，正是因为弱相互作用下的宇称不守恒，才让这个世界在诞生的时候，在那个大爆炸之初，宇宙里的物质能比反物质多一点。
所以，后来大部分的物质和反物质都互相湮灭了，结果导致物质粒子比反物质粒子多了十万分之一，只有多出来的这么一点点才构成了我们整个宇宙。如果正反物质严格对称，那么很可能整个宇宙就永远没法物质化了。
所以说任何事物不能太过完美，绝对的完美就会等于绝对的虚无，而只有不对称的宇宙才能诞生出精彩无比的现实世界。
不过对于吴健雄实验里的不对称现象，科学家们对于钴 60 元素的衰变过程认真进行了分析，也发现了一些有趣的地方。
我们来仔细看看吴健雄实验中的那个钴 60 的衰变方程，在几种衰变产物里面有一个特别的粒子引起了科学家们的兴趣。
这个特别的粒子是一个被称为反电中微子的轻子，又称为反中微子。
它有什么特别的地方呢？
我们首先了解一下中微子这个粒子族类吧，这可是现当代科学中的明星粒子族类，而且它被发现也挺不容易的，因为中微子是一个几乎不与其他任何粒子发生相互作用的粒子，它完全不受电磁作用和强相互作用的影响，只受弱相互作用力和万用引力的影响，而这两种力都很弱，所以它几乎可以不受任何影响的穿越一切障碍。
举个比较感性的例子，你假如举起你的手掌，一秒钟内大概就有上千亿个来自太阳内部核聚变反应所释放出的中微子穿过了你的掌心，但是你毫无感觉，而且你也没有办法阻挡住它们，因为它们只需要 0.2 秒就可以毫无阻碍地穿越过整个地球，更别提你的手掌了。
中微子还具有诸多的神奇性质，从而引起了实验和理论物理学家的高度关注。
中微子一共有三种类型，人们把它们称为三种「味」，分别是电子 e 中微子，μ中微子和τ中微子，这三种中微子又分别对应一个反粒子，所以还有三种反中微子，一共是三种味道六种类型。
不同味道的中微子之间是可以相互转换的，这被称为中微子的震荡，不过我们限于篇幅重点关注下它在镜像状态下的一些特别表现。
中微子也有自旋，不过它是一种奇特的「单自旋」粒子。
什么叫单自旋粒子呢？
我们之前在神奇的测量那章已经描述过微观粒子的自旋是一种不能类比宏观物体旋转的内禀属性，它并没有真正的几何旋转，但是却带有角动量，还能与电磁场互动，这已经非常难以理解了对吧，但是中微子的自旋就更奇特了，它不仅没有真正的旋转，它甚至连方向都只有一种。
一般的粒子，我们都能观察到它们在任何方向上都具有两种自旋方向：向左或者向右。
这两种旋转分别用左旋和右旋来标记，并在计算的时候用正表示右旋，负表示左旋。
多数基本粒子都有左右两种不同的自旋取值，例如电子、质子和中子的自旋。
而且自旋和你的观测方向也是息息相关的，如果你从某个角度观察一个粒子是左旋的，那么我们可以断言从相反角度观察它肯定是右旋的。
虽然这种所谓的左旋和右旋与宏观物体的顺时针旋转与逆时针旋转其实本质还是不同的，但是至少类比宏观物体的旋转让我们感觉还是可以理解的，可是中微子就比较特别，在实验中观测到的中微子从来都是左旋（取值为 -1）的，而反中微子全部都是右旋（取值为 +1）的，不管从什么角度观测也是如此。
也就是说人们从未发现左旋的反中微子，也没发现过右旋的中微子。
为什么中微子会「搞特殊化」呢？
在目前为止，这还是一个未解之谜。
主流学界有两种不同的解释：
中微子是所谓的「马约拉纳粒子」，这种粒子的自旋没有左右的区别，右旋同时也是左旋，反正在微观世界里面几何逻辑也不存在，所以可以用这样霸道的观点解释。
中微子的自旋单一取向是其本身的特点。且中微子的左旋性说明其以光速运动，是几乎无质量的。
对于第 2 个看法，为什么说中微子是以光速运动就会导致自旋方向单一呢？
科学家的解释是这样的，因为中微子的运动速度与光子相同，那么我们就只能对它在面对的 180 度方向上进行观测，因为你不可能有比光更快的观测方式从背后观测它，所以这个粒子对于观测者来说就只有一个方向，所以也就只有一个旋转方向，另一个旋转方向受限于光速限制是无法观测的，也就是不存在的。
看不到就不存在？这还讲不讲道理了？
其实量子世界就是充满这样奇怪的逻辑，比如一切存在都必须基于观测，我们回想一下之前所有的量子现象均是如此，那么观测原因导致存在单自旋现象似乎也就不算太奇怪了。
不过很显然，这是宏观世界里绝对不可能出现的现象，也是无法用我们的宏观经验理解的，用熟悉的专业黑话讲就是：该现象没有经典对应。
那么，单向自旋属性的中微子出现在钴 60 的衰变方程里面，显然就会破坏钴原子衰变过程的对称性。
因为我们对这种单自旋的中微子施加空间镜像变换，按理说左旋的中微子在镜像翻转后应该变成「右旋的中微子」，可是后者在实验中从未被观测到，它不存在，所以左旋的中微子镜像后还会是左旋的状态，于是镜像失败。
于是中微子的出现就导致该物理过程不再具备「空间镜像不变性」了。
所以，弱相互作用的宇称不对称，实质上就是中微子的宇称不对称，是中微子的单自旋特性导致了它无法被镜像翻转。
杨振宁还对此现象延伸说明道：宇称不守恒这说的就是可以定义绝对的左右，这是一件非常惊人的事。
定义出绝对的「左」和「右」，这是不是也太令人费解了。
因为左和右这两个词的含义，就是按观察者的朝向所确定的坐标系来定义的，从概念上来说应该不可能绝对化。
打个比方，如果人类和外星人进行无线电交流，外星人问：「地球的左和右是怎么区别的？」，然后人类回答：「我们左手在的方向是左边，右手在的方向是右边」，这就犯了循环论证的错误，因为外星人无法知道哪个是你的左手，哪个是你的右手。
就算我们平时互相沟通，也只能说如果你是右利手，那么你习惯用来写字吃饭的手就是右手，可这还是循环定义，右利手又是指哪只手呢？
但是中微子单自旋这一物理现象的发现，让人类第一次有了从客观物理现象来区别左和右的可能。
于是人类就可以向外星人以中微子的自旋方向为准进行左右旋定义，因为这个定义不与观察者的自身视角相关，所以能放之宇宙皆准，外星人也能准确理解。
中微子这种不管怎么观察，都只有一个方向的自旋特性，的确很难以我们的宏观经验去想象对吧。
那我们又要脑洞一下了，这种宏观世界绝不存在的现象，在虚拟世界里面可能存在吗，比如在游戏里面能做到吗？
当然，在游戏中还真的存在这样的设计。
说到这里，我们要提到两款比较古老的游戏了。
这两款游戏名字叫《重返德军总部》和《毁灭战士》（DOOM），这两款游戏可以说是 FPS 射击类游戏的始祖，是最早的主视角 3D 射击游戏，现在大家喜欢玩的 CS、使命召唤这些都是它们的重孙辈产品。
这两款游戏是 ID software 公司在 1992 年开发出来的游戏，现在看起来当然是感觉画面粗糙，但是在当年这可是难以想象的惊人作品。
为什么？
因为这两款游戏在当年计算机图形性能还十分低下的年代，就开创性的采用了 3D 立体方式的画面模型，第一次让玩家在屏幕上感受到了 3D 游戏的独特魅力。
重返德军总部
毁灭战士
那可是在 1992 年啊，当时的计算机还在 286，386 的时代，CPU 的性能低得可怜，也没有什么图形加速卡，内存普遍才 1-2M 左右（对，你没看错，就是 2M，现在手机内存的万分之一大小），硬盘一般也就是 40M 到 80M 而已。
在如此可怜的硬件资源下，ID 公司是怎样实现了流畅的 3D 游戏效果呢？
其实方法很简单，ID 游戏开发的这两款游戏并不是真的 3D 游戏，而是伪 3D 游戏，也就是用 2D 图片伪装而成的 3D 游戏。
首先在《重返德军总部》这款游戏上，ID 公司采用了一种光线投射演算（RayCasting）的算法来模拟 3D 画面。
RayCasting 概念很简单。
就是以玩家为圆心射出一条射线顺时针扫描一遍，然后把扫描到的（也就是玩家能看到的）墙壁跟敌人的 2D 图片运用距离演算法画在屏幕上。
远的就画小一点，近的就画大一点，这就形成了一个完全不用 3D 模型，只靠图片的大小跟位置建立起来的伪 3D 空间。
光线投射算法
也就是说，玩家在屏幕上虽然看到了一个敌人，但是这个敌人其实只是一张按距离远近缩放的 2D 图片而已，就像我们在靶场看到的人形立牌一样，这个敌人是没有侧面，没有背后的，它只有正面的图片。
所以，玩家在游戏里，无论怎样围绕敌人跑动，都不可能看到敌人的后背，因为它没有后背。
在正常战斗的时候，玩家可能会觉得很自然，因为敌人始终都会面对自己，所以自然看不到敌人后背。
可是，当敌人被玩家杀死变成尸体之后，看起来就有点诡异了，因为尸体也只有一张 2D 图片，所以当玩家围绕尸体跑动的时候会发现满地的尸体都保持着同一个角度朝着自己在旋转，这看起来还是有点吓人的。
不过光线投射演算因为是堆叠 2D 图片来模拟 3D 视觉，所以只有换算物体在画面上的大小和位置，因此所有墙壁都是等高的，而且地面也只能是平坦的，并无法有高低变化，更不可能实现不同楼层的效果。
所以等到《毁灭战士》出现的时候，ID 公司又发明了新的欺骗算法：二元空间分割技术。
这个算法比射线要复杂一些。
当设计师设计地图的时候，就可以给每个部份设定「高度」参数了，然后引擎会自动把地图不断分割直到引擎能接受的大小，再用二叉树的方式记录，然后引擎把一张 2D 的地图运用切割的方式切成小块小块的区域。
把地图切割成小块
然后后台算法再把这些切碎的区块资料用二叉树的方式两两连接起来，形成一个巨大的二叉树。
之后，影像要呈现在画面上时，二叉树先找到玩家所在的区块和视线朝向，然后将玩家面向的区域从二叉树中有相连的区域左到右开始画，一块一块地将玩家视野中会看到的部份画出来。
二叉树算法
这个算法的厉害之处就在于避免的描画看不到的图片，因此大量的节省了计算机的算力。
空间被分割之后，玩家就只用看到与自己视线相关的 2D 图片，而且还用 2D 图片模拟出了高低维度的差别。
当时这款游戏让全球无数玩家产生如同宗教狂热一般的热爱，因为当时计算机硬件性能很弱，而这个模拟 3D 的演算法对当时的很弱的 CPU 来说也足以胜任，所以玩家们不必花大价钱买台梦幻电脑才能体验 3D 游戏乐趣，他们可以在任何普通办公用的电脑上就跑起来，而且画面感觉非常惊人，并且还支持局域网联网。
一时间，各个 IT 公司下班都充满了自愿加班的游戏青年，在键盘前第一次体验到如同现在吃鸡一般的快乐。
DOOM 的游戏画面
不过，我们讲这么多《重返德军总部》和《毁灭战士》的 3D 欺骗算法与我们之前的中微子问题有什么关联呢？
当然是有关联了。
不知道大家发现没有，当《重返德军总部》和《毁灭战士》采用了 2D 图片模拟 3D 图片的技术之后，游戏中的物体，也就有了绝对的左和右了。
你想象一样，当一个怪物面对你的时候，你永远只能从正面观察它，无论你如何围绕它跑动，你都不可能看到它的背后，那么它的左右方位是不是就固定了？
这种感觉是不是像中微子一样，我们无论怎么观察它，它都只有一个旋转方向。
如果，中微子其实是一个 2D 维度的物体，那么这就和《毁灭战士》里的怪物是一个性质了，它们的确没有背后的视角，因为它们都只有一张正面图片！
《毁灭战士》的世界里面如果有一面镜子的话，那么它也无法成功的将物体做镜像翻转，因为翻转后的图片还是会和原图片一样，如果毁灭战士中出现一个胸前有向右旋转图案的怪物，它翻转之后胸前的图案将依然是向右旋转了，这明显就打破了宇称对称性。
那么，我们是不是可以假设，中微子之所以有种种奇怪的特性，其实是因为它只是一个 2D 粒子？所以它无法进行空间镜像翻转，所以就导致有它参与的弱相互作用的宇称破缺，所以我们的宇宙才得以不完美，从而得以诞生？
假如真是如此，那么中微子将是我们见到的第一种真正的二维化物体。
在《三体》小说里，也曾经出现过能将空间二维化的二向箔武器，不过小说里想象的二维化后的世界其实还是带有强烈的 3D 思维，人们可以从各个角度观察 2D 平面。
但也许真正的 2D 物体反而应该是像游戏中这样，永远只有一个面对着你的观察方向，你无法看到它的任何其他侧面的存在，它就是一张永远正对着你的动图。
可是，当年 ID 公司这么做，是因为当时的计算机性能受限，无法实现真正的 3D 运算，可是我们这宇宙背后有如此强大的超级母机，难道造物主也需要用这么偷鸡的欺骗算法吗？
可能还是程序员最能理解程序员吧，你如果你问一个程序员，当系统算力足够的时候，还需要节省不必要开销的资源吗？
答案肯定永远都是：需要啊，毫无意义地浪费任何系统资源都是可耻的。
想想那一秒钟就穿越你手掌的上千亿的中微子吧，在这么海量的微观粒子里，每个都节省出任何一点资源那也是超级庞大的量级吧。
也许，杨振宁、李政道和吴健雄当年费劲心力窥破的，原来就是造物主这点小小的偷鸡心思？
好了，脑洞收起，我们这站的观光又要结束了。
我们要回到我们的量子列车上，继续前进，前往我们下站的旅途。
随着我们列车的不断深入，我们已经快要到达量子世界的边缘地带了，前方是更加神秘更加边缘的领域，已经快要接近到科学与哲学的交界之处，我们也将接触到更加终极的宇宙之问。
那请大家继续跟随我们前往到下一站吧，下一站我们将探讨一下宇宙的宿命，还有生命的意义。
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来自「盐知识」专栏《上帝是个程序员：游戏制作人眼中的量子物理》
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编辑于 2022-12-15 16:28・IP 属地广东