對稱性與守恒定律

對稱性與守恒定律1第一頁，共二十頁，2022年，8月28日對稱性與守恒定律

symmetryandconservationLsw一、問題的提出我們已知：牛力有局限性；但,又知：由牛頓定律得出的動量守恒定律和角動量守恒定律

卻具有普遍性這說明：守恒定律超越力學(xué)理論我們有理由提出問題：守恒定律比力學(xué)理論具有更深厚的基礎(chǔ)嗎?2第二頁，共二十頁，2022年，8月28日回答是:守恒定律與宇宙中某種對稱性相聯(lián)系對稱性是統(tǒng)治物理規(guī)律的規(guī)律二、對稱性的定義生活中的例子對中心對稱操作繞中心旋任意角狀態(tài)A狀態(tài)B狀態(tài)A與狀態(tài)B相同或等價3第三頁，共二十頁，2022年，8月28日定義:若某一研究對象(體系、事物;物理規(guī)律)對其狀態(tài)進行某種操作,使其狀態(tài)由A到B。若兩狀態(tài)等價(相同)，就說該研究對象對該操作具有對稱性。討論:1、關(guān)鍵詞2、對稱性就是不可分辨4第四頁，共二十頁，2022年，8月28日三、介紹幾種對稱操作1、空間對稱操作---空間變換

1)平移2)旋轉(zhuǎn)3)鏡象反射4)空間反演2、時間變換

1)時間平移2)時間反演3、時空聯(lián)合操作伽利略變換---力學(xué)定律具有不變性洛侖茲變換---物理定律具有不變性5第五頁，共二十頁，2022年，8月28日例文學(xué)創(chuàng)作中的鏡象對稱回文詞納蘭性德

霧窗寒對遙天暮暮天遙對寒窗霧花落正啼鴉鴉啼正落花袖羅垂影瘦瘦影垂羅袖風(fēng)剪一絲紅紅絲一剪風(fēng)6第六頁，共二十頁，2022年，8月28日物理矢量的鏡面反射極矢量軸矢量平行于鏡面的分量方向相同，垂直于鏡面的分量方向相反。平行于鏡面的分量方向相反，垂直于鏡面的分量方向相同。7第七頁，共二十頁，2022年，8月28日時間反演

(t-t)

相當(dāng)于時間倒流物理上:運動方向反向即:速度對時間反演變號牛頓第二定律對保守系統(tǒng)--時間反演不變?nèi)鐭o阻尼的單擺8第八頁，共二十頁，2022年，8月28日武打片動作的真實性緊身衣大袍非保守系統(tǒng)不具有時間反演不變性陰陽圖聯(lián)合操作不真實真實9第九頁，共二十頁，2022年，8月28日四、對稱性原理原因中的對稱性必然反映在結(jié)果中，結(jié)果中的對稱性至少和原因中的對稱性一樣多；結(jié)果中的不對稱性必然出自原因中的不對稱性，原因中的不對稱性至少和結(jié)果中的不對稱性一樣多。對稱性原理是凌駕于物理規(guī)律之上的自然界的一條基本規(guī)律。10第十頁，共二十頁，2022年，8月28日例1、均勻帶電球面電場的分布原因---球?qū)ΨQ性結(jié)果---至少具有球?qū)ΨQ性徑向EEr11第十一頁，共二十頁，2022年，8月28日例2、根據(jù)對稱性原理論證在有心力場作用下,

質(zhì)點必在同一平面內(nèi)運動。力心結(jié)果:質(zhì)點的軌道也一定在板面內(nèi)原因：有心力和初速對板面有鏡像對稱性12第十二頁，共二十頁，2022年，8月28日解：節(jié)點B與A對稱，設(shè)電流如圖所示。同樣節(jié)點D與C對稱，CD的電流為例3、已知：求：利用：置換對稱節(jié)點電流關(guān)系13第十三頁，共二十頁，2022年，8月28日ACDBR方便由得出下式14第十四頁，共二十頁，2022年，8月28日五、對稱性與守恒定律（簡說〕物理規(guī)律的某一種對稱性（不變性〕通常都屬于一種守恒定律由分析力學(xué)、量子力學(xué)嚴(yán)格證明：空間平移不變性動量守恒定律空間轉(zhuǎn)動不變性角動量守恒定律時間平移不變性能量守恒定律等等15第十五頁，共二十頁，2022年，8月28日六、物理規(guī)律的對稱性在物理學(xué)中的重要性1、對稱性對應(yīng)著守恒定律若數(shù)學(xué)上提供一種數(shù)學(xué)變換（對稱〕

物理上尋找相應(yīng)的守恒定律或反之。2、對稱性提供更深層次的認(rèn)識以普遍的對稱性為指引，去探索和解決未知的物理世界大統(tǒng)一；

新的發(fā)現(xiàn)。16第十六頁，共二十頁，2022年，8月28日根據(jù)對稱性，物理學(xué)的各個分支逐漸走向統(tǒng)一萬有引力天上的地上的聲學(xué)熱學(xué)光學(xué)電學(xué)磁學(xué)力學(xué)19世紀(jì)末，愛因斯坦想把萬有引力和電磁學(xué)統(tǒng)一起來的嘗試，由于當(dāng)時不知道還有強作用和弱作用。夭折了17第十七頁，共二十頁，2022年，8月28日萬有引力天上的地上的聲學(xué)熱學(xué)光學(xué)電學(xué)磁學(xué)力學(xué)放射性弱核動力強20世紀(jì)向大統(tǒng)一的行進

超弦

是最后嗎？18第十八頁，共二十頁，2022年，8月28日例：正電子的預(yù)言狄拉克從他的Dirac方程是對稱的，預(yù)言了正電子的存在。所以，一種對稱性的發(fā)現(xiàn)比一種特定的現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)意義還大。