如何解释“时间反演对称性”

在物理学中，对称和守恒之间存在着密切的关系。人照镜子的时候，镜子里的人和镜子外的你就是空间反射对称的，或者说是左右对称的。空间反射的对称意味着宇称是守恒的，如果照镜子的时候出现了不对称，就意味着宇称不守恒。有人说杨振宁和李政道是因为发现上帝是个左撇子而获得了诺贝尔奖，这就是左右不对称意味着宇称不守恒。

时间也能牵扯到对称性。今天的重力加速度是9.8米每二次方秒，若是第二天变成了8.8米每二次方秒，这就是时间平移不对称。如果这种不对称存在，我们就可以借此储存能量，趁着重力加速度比较小，把物体升到高处，待重力加速度大的时候再释放其重力势能，这样就能够制造出凭空产生能量的永动机。也就是说时间平移不对称会导致能量不守恒，时间平移对称意味着能量是守恒的。

如果时间反演能够对称，也对应着一种守恒，那就是熵守恒。熵是一个系统混乱程度的反应，自发进行的过程总是朝更混乱的方向发展。比如，将一块蔗糖投进一杯纯净水中，最开始的时候蔗糖分子聚集在糖块上，水分子聚集在另一部分，不同的分子分布在不同的位置，这就是有序排列。随着时间的推移，蔗糖分子会不断地扩散到水中，最终全部混在了一起，原来的整齐排列现在变得混乱，意思就是熵增加了。一杯蔗糖溶液放在那里，不论如何里面的蔗糖分子不会自发地聚集在一起让水变成纯净水。

热力学第二定律就是反应了自发进行的过程具有方向性，是朝熵增加的方向进行。这就意味着时间反演的不对称，意思就是熵并不守恒。在日常生活中，这种现象是普遍存在的。比如泼出去的水收不回来；生米煮成了熟饭就不会再变成生米；人不能返老还童。如果宏观过程中时间反演具有对称性，那么就有可能实现返老还童。

时间反演不守恒即宇称不守恒！

在物理学中，宇称守恒意味着左跟右是对称的。假如有两个系统，开始时互为对方的镜象，就是说它们的动态是完全是一样的，只是左跟右不一样。宇称守恒是指，除了左右不一样以外，它们以后的发展应该完全一样。李政道和杨振宇在理论上建议了宇称不守恒。实验结果表明，宇称守恒的观点与自然现象是不符合的。

早先的理论认为，物理定律在空间反射的情况下是不变的，这被称为“宇称守恒”。宇称守恒可以简单理解为，基本粒子在照镜子时，其镜中的像与粒子具有对称性。华人科学家杨振宁和李政道提出弱相互作用下宇称不守恒之后，人们认为应当存在“电荷宇称联合守恒”（CP守恒），即将粒子换成电荷与之相反的反粒子并进行空间反射后，物理定律是不变的。

但这一假设无法解释为何我们生活在一个物质的世界中。根据现有理论，宇宙大爆炸之后应当诞生了数量相同的物质和反物质，但正反物质相遇后就会立即湮灭，不会有今天的星系、地球乃至人类形成。

一些科学家进而提出，这可能是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷宇称不守恒，导致当初生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质形成了我们所认识的世界。

科学家早在1964年就间接发现了电荷宇称不守恒现象，并于20世纪90年代直接观测到这一现象，但由于实验精度不够，并不能有力地直接证明电荷宇称不守恒现象确实存在。

欧洲核子研究中心的科学家在以往实验的基础上，花费10年时间进行探测器改进、数据收集和分析，观察了多达2000万个中性K介子衰变过程中的电荷宇称不守恒现象，测量中性K介子与其反粒子衰变率的差异，精度达到百万分之一。

科学家说，新实验的结果比以往数据要精确好几倍。它表明电荷宇称不守恒现象“毫无疑问是存在的”

时间反演对称性又叫时间反转不变性，其实就是在微观量子状态下，一个电子在静电场中运动，如果将速度方向的方向反转，电子还会按照以前的路径回到初始位置，也就是世间反着演化。

但是在宏观世界，情况就不一样了，比如一个小女孩楼梯跳下，由于穿着裙子，有空气的阻力，所以裙子是向上飘的，但是如果把影片倒着放，跳上的裙子怎么可能是向上飘呢？所以在宏观世界不存在时间反演对称性的。

同样在宏观世界由于有第二热力学定律存在，如果如果子发生时间反转，系统的“熵”将自动减小。这是违背第二热力学定律存。所以在宏观世界不存在

时间反演对称性。