为什么生命的基本物质蛋白质只由L型氨基酸组成,核酸RNA和DNA只由D糖组成?物理学是研究物质世界普适规律的学科,怎样把物理学的普适规律与生命现象的特殊规律统一起来,是当今自然科学的最前沿。怎样用物理学规律来阐明和解决为什么人体蛋白质只由L型氨基酸组成的呢?
1991年,萨拉姆提出一个新概念,由于Z0相互作用,电子与电子耦合形成库柏对,在临界低温下玻色凝聚,使D型氨基酸向基态L型产生二级相变,造成生命起源中的对称性破缺。该学说中述及下列物理理论及规律。
1.规范场理论
1918年,韦耳(H.Weyl)尝试建立统一场论时,引进了规范(gauge)概念。按照广义相对论,时空是弯曲的,不同时空点的长度标准不同。韦耳试图通过物理规律不因时空量度标准改变的原理,建立统一场论。他的努力虽未获成功,但由此却建立了时空不同量度之间的变换关系,被称做定域规范变换。
到了本世纪50年代,由于许多新粒子发现,它们之间的相互作用变得很复杂。1954年,杨振宁和米尔斯(Mills)提出非阿贝耳规范理论,考虑了质子、中子和π介子的同位旋变换。该理论的核心思想认为,存在一种对称性就自动要求存在一种场,而且场可以有多个分量。人们可以应用该理论研究粒子的内部对称性。
2.对称性自发破缺
对称性是个重要概念,对称性对应守恒律。对称性的破坏,一定反映相应守恒律的破坏。
1960年,南部阳一郎等提出对称性自发破缺的概念,即物理规律本身是对称的,但物理系统所处的基态是简并的,在同一个基态能级有许多种不同的状态。实际的物理系统只能处于基态中的某一个状态。在这个特定状态下所发生的现象,将不显示物理规律固有的对称性。这里,物理系统并没有受到外界干扰,对称性自发破坏,称为对称性自发破缺。南部等人设想,物理规律原来具有手征对称性,即自旋为1/2的费米子,有左旋与右旋之分,分属于两个对称群,有不同的变换规律。