分立对称性失效的原因何在？

对称性是物理规律中的最普遍性质之一。所谓对称性是指物理规律在某种变换下的不变性。比如，传说中的伽科略在300多年前在比萨斜塔做的自由落体实验，如果今天再重做的话，实验结果一定是一样的。这反映了300多年前发现的自由落体定律不因为时间的推移而改变。这种在完全相同的内在因素和完全相同的环境条件下，不同的时间必然会发生同一规律的物理现象，叫做物理规律的时间平移不变性。同样，在完全相同的条件下，物理规律在不同地点表示形式也是一样的，这叫做物理规律空间平移不变性。再者，如果将实验设备（包括测量设备、环境条件以及一切对实验有影响的因素）整个改变一个方向（转过一个角度），实验结果也不会改变。这种对称性叫做物理规律的空间转动不变性。

女数学家诺瑟证明了物理规律每有一种对称性，就相应地存在一个守恒律，这是一个普遍原理。也叫做诺瑟定理。与上面3种对称性相对应的3个守恒律是：时间平移不变性对应有能量守恒律；空间平移不变性对应有动量守恒律；空间转动不变性对应有角动量守恒律。这是经过无数次反复的实验检验的，可以认为这3种对称性是严格成立的。

除上述的连续变换的对称性外，物理学上还存在着分立（即不连续）变换的对称性，或称为反演不变性。熟知的有如下3种，对应的也有相应的守恒律：空间反演不变性对应于P守恒律（也叫宇称守恒律）；时间反演不变性对应于守恒律；电荷共轭不变性对应于C守恒律。

空间反演变换（也叫做变换）是指空间坐标相对于原点的变换，即所谓不变性是指物理规律在空间反演变换下不变。

时间反演变换（也叫做变换）是指时间倒向的变换，即所谓T不变性是指物理规律在时间反演变换下不变。

电荷共轭（亦称为粒子——反粒子变换或C变换）是指将一切粒子变为反粒子同时一切反粒子变为粒子，所谓C不变性是指物理规律在电荷共轭下不变。

20世纪50年代中期以前，人们一直认为在P、T、C各自独立变换下，物理规律是不变的相应的互守恒律（即宇称守恒），T守恒律、C守恒律是成立的。但是，1956年著名物理学家杨振宁和李政道经过对粒子物理学中的仔细研究，提出了在弱相互作用中宇称不守恒的大胆假设。女物理学家吴健雄和其他一些物理学家很快地用实验证实了这个设想。这样，使得所有的物理学家都相信了宇称在弱相互作用中是不守恒的。为此，杨振宁和李政道荣获了1957年的诺贝尔物理学奖。

1956年～1957年间，人们用来证明宇称不守恒的实验还说明了在弱相互作用中C守恒律也是不成立的。同时还证明了CP联合变换下的不变性也是不成立的。

在发现弱相互作用中宇称不守恒定律之前，美国物理学家施温格提出了一个定理，即后来被称为的CPT定理。他认为在CPT联合变换下物理规律是不变的。迄今为止的所有实验表明这个结论是对的。既然CPT守恒？而CP不守恒，显然，只作T变换下也是不对称的。

总之，物理规律只在CPT联合变换下是对称的，而在CPT各自独立变换下是不对称的。那么，分立对称性失效的根本原因是什么呢？有人设想过这只是由于对粒子的“内部结构”认识不足的表面现象。但是，到现在为止，对这些失效的潜在的基础尚未有人提出过实质性建议。杨振宁教授认为这样二种理论基础必定是存在的，因为从根本上说，我们已经知道物理世界的理论结构决不会是没有原因的。