對(duì)稱性與守恒定律1第一頁，共二十頁，2022年，8月28日對(duì)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(dòng)量守恒定律和角動(dòng)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(duì)稱性相聯(lián)系對(duì)稱性是統(tǒng)治物理規(guī)律的規(guī)律二、對(duì)稱性的定義生活中的例子對(duì)中心對(duì)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(jià)3第三頁，共二十頁，2022年，8月28日定義:若某一研究對(duì)象(體系、事物;物理規(guī)律)對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行某種操作,使其狀態(tài)由A到B。若兩狀態(tài)等價(jià)(相同)，就說該研究對(duì)象對(duì)該操作具有對(duì)稱性。討論:1、關(guān)鍵詞2、對(duì)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(duì)稱操作1、空間對(duì)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(shí)間變換

1)時(shí)間平移2)時(shí)間反演3、時(shí)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(duì)稱回文詞納蘭性德

霧窗寒對(duì)遙天暮暮天遙對(duì)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(shí)間反演

(t-t)

相當(dāng)于時(shí)間倒流物理上:運(yùn)動(dòng)方向反向即:速度對(duì)時(shí)間反演變號(hào)牛頓第二定律對(duì)保守系統(tǒng)--時(shí)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(dòng)作的真實(shí)性緊身衣大袍非保守系統(tǒng)不具有時(shí)間反演不變性陰陽圖聯(lián)合操作不真實(shí)真實(shí)9第九頁，共二十頁，2022年，8月28日四、對(duì)稱性原理原因中的對(duì)稱性必然反映在結(jié)果中，結(jié)果中的對(duì)稱性至少和原因中的對(duì)稱性一樣多；結(jié)果中的不對(duì)稱性必然出自原因中的不對(duì)稱性，原因中的不對(duì)稱性至少和結(jié)果中的不對(duì)稱性一樣多。對(duì)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(chǎng)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(duì)稱性原理論證在有心力場(chǎng)作用下,

質(zhì)點(diǎn)必在同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。力心結(jié)果:質(zhì)點(diǎn)的軌道也一定在板面內(nèi)原因：有心力和初速對(duì)板面有鏡像對(duì)稱性12第十二頁，共二十頁，2022年，8月28日解：節(jié)點(diǎn)B與A對(duì)稱，設(shè)電流如圖所示。同樣節(jié)點(diǎn)D與C對(duì)稱，CD的電流為例3、已知：求：利用：置換對(duì)稱節(jié)點(diǎn)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(duì)稱性與守恒定律（簡說〕物理規(guī)律的某一種對(duì)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(dòng)量守恒定律空間轉(zhuǎn)動(dòng)不變性角動(dòng)量守恒定律時(shí)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(duì)稱性在物理學(xué)中的重要性1、對(duì)稱性對(duì)應(yīng)著守恒定律若數(shù)學(xué)上提供一種數(shù)學(xué)變換（對(duì)稱〕

物理上尋找相應(yīng)的守恒定律或反之。2、對(duì)稱性提供更深層次的認(rèn)識(shí)以普遍的對(duì)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(duì)稱性，物理學(xué)的各個(gè)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(shí)不知道還有強(qiáng)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(dòng)力強(qiáng)20世紀(jì)向大統(tǒng)一的行進(jìn)

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(duì)稱的，預(yù)言了正電子的存在。所以，一種對(duì)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。