01 · 场景
谁偷走了β衰变的能量
上世纪二十年代，β衰变是物理学里的一桩悬案。原子核衰变时会放出电子，按能量守恒，电子应该拿走一个固定的份额。可实际测出来，电子的能量每次都不一样，而且总是偏少。玻尔甚至一度提议：在微观世界里，干脆放弃严格的能量守恒。1930 年 12 月 4 日，泡利给图宾根的同行们写了一封信，提出一个他自己都觉得大胆的补救办法：也许还有一种不带电、穿透力极强、几乎测不到的中性粒子，把缺的那份能量带走了。他自嘲说这是个可怕的提议，因为这种粒子可能永远也测不到。多数人半信半疑，但守恒律的账本，总算保住了。1956 年，科万和莱因斯在萨凡纳河的反应堆旁，测到了反中微子的信号，给泡利发去了电报。为了守住守恒律而提出的一个假设，二十六年后，变成了一种真实的新粒子。
02 · 原理
一张图看懂它怎么运转
用法是倒过来的：先确认对称性成立，再从中读出守恒量，最后用守恒量代替对每一步的追踪。
03 · 练习
练一练：3 道题，看你会不会用
04 · 证据
β衰变电子能谱：预言的尖峰与实测的连续谱草稿示意
如果衰变只产生两个粒子，电子的能量应该集中在同一个值上。实测却是一条连续的谱，说明还有第三个“人”在分账，这就是提出中微子的实验起点。
来源：示意数据。连续谱形状依据 Chadwick 1914 年β谱实验与教科书标准曲线，计数为相对值，具体数值随核素不同而变。
05 · 用法
照着做，一共 5 步
- 先画出系统的边界守恒只对封闭的系统成立。列一列有哪些能量、物质、动量正在进出边界，漏掉流入流出，账肯定不平。
- 找对称性问三个问题：规律今天和明天一样吗？这里和那里一样吗？转个方向还一样吗？诺特定理说，每一个肯定的回答，对应一个守恒量。
- 用守恒量列方程写出前后两个状态的等式，比如碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。中间每一毫秒发生了什么，不用管。
- 账对不上，先找看不见的那一项缺口往往指向你没看见的东西，可能是中微子，可能是暗物质，也可能只是漏算的摩擦和损耗。
- 拿守恒律排除不可能的方案永动机、无本万利的增长、凭空冒出来的收益，先算总账。总账不平的方案，直接淘汰。
06 · 边界
什么时候它会坑你
系统是开放的，和外面有能量或物质交换
模型会说里面的总量，应该保持不变。
现实是边界画错了，账就不平。地球接收阳光，公司有现金流，先把流入流出补齐，再谈守恒。
极短的时间尺度上的量子涨落
模型会说任何时刻，能量都必须严格守恒。
现实是能量和时间之间的不确定性，允许虚粒子在极短的时间里借能量、还能量。守恒律只对能测量到的初态和末态严格成立。
对称性本身被破坏了，比如弱相互作用下宇称不守恒
模型会说有对称才有守恒，对称在，守恒就该在。
现实是1956 年，李政道和杨振宁提出宇称可能不守恒，吴健雄用实验证实了。对称性是经验事实，不是天经地义，用之前要先检验。
把守恒律套到金钱、注意力、幸福感上
模型会说总量是固定的，你多得，就是别人少得。
现实是多数社会里的量不是守恒量，总量可增可减。滥用零和思维，会让你错过合作的机会。
08 · 出处