对称性与守恒定律

对称性与守恒定律1第一页，共二十页，2022年，8月28日对称性与守恒定律

symmetryandconservationLsw一、问题的提出我们已知：牛力有局限性；但,又知：由牛顿定律得出的动量守恒定律和角动量守恒定律

却具有普遍性这说明：守恒定律超越力学理论我们有理由提出问题：守恒定律比力学理论具有更深厚的基础吗?2第二页，共二十页，2022年，8月28日回答是:守恒定律与宇宙中某种对称性相联系对称性是统治物理规律的规律二、对称性的定义生活中的例子对中心对称操作绕中心旋任意角状态A状态B状态A与状态B相同或等价3第三页，共二十页，2022年，8月28日定义:若某一研究对象(体系、事物;物理规律)对其状态进行某种操作,使其状态由A到B。若两状态等价(相同)，就说该研究对象对该操作具有对称性。讨论:1、关键词2、对称性就是不可分辨4第四页，共二十页，2022年，8月28日三、介绍几种对称操作1、空间对称操作---空间变换

1)平移2)旋转3)镜象反射4)空间反演2、时间变换

1)时间平移2)时间反演3、时空联合操作伽利略变换---力学定律具有不变性洛仑兹变换---物理定律具有不变性5第五页，共二十页，2022年，8月28日例文学创作中的镜象对称回文词纳兰性德

雾窗寒对遥天暮暮天遥对寒窗雾花落正啼鸦鸦啼正落花袖罗垂影瘦瘦影垂罗袖风剪一丝红红丝一剪风6第六页，共二十页，2022年，8月28日物理矢量的镜面反射极矢量轴矢量平行于镜面的分量方向相同，垂直于镜面的分量方向相反。平行于镜面的分量方向相反，垂直于镜面的分量方向相同。7第七页，共二十页，2022年，8月28日时间反演

(t-t)

相当于时间倒流物理上:运动方向反向即:速度对时间反演变号牛顿第二定律对保守系统--时间反演不变如无阻尼的单摆8第八页，共二十页，2022年，8月28日武打片动作的真实性紧身衣大袍非保守系统不具有时间反演不变性阴阳图联合操作不真实真实9第九页，共二十页，2022年，8月28日四、对称性原理原因中的对称性必然反映在结果中，结果中的对称性至少和原因中的对称性一样多；结果中的不对称性必然出自原因中的不对称性，原因中的不对称性至少和结果中的不对称性一样多。对称性原理是凌驾于物理规律之上的自然界的一条基本规律。10第十页，共二十页，2022年，8月28日例1、均匀带电球面电场的分布原因---球对称性结果---至少具有球对称性径向EEr11第十一页，共二十页，2022年，8月28日例2、根据对称性原理论证在有心力场作用下,

质点必在同一平面内运动。力心结果:质点的轨道也一定在板面内原因：有心力和初速对板面有镜像对称性12第十二页，共二十页，2022年，8月28日解：节点B与A对称，设电流如图所示。同样节点D与C对称，CD的电流为例3、已知：求：利用：置换对称节点电流关系13第十三页，共二十页，2022年，8月28日ACDBR方便由得出下式14第十四页，共二十页，2022年，8月28日五、对称性与守恒定律（简说〕物理规律的某一种对称性（不变性〕通常都属于一种守恒定律由分析力学、量子力学严格证明：空间平移不变性动量守恒定律空间转动不变性角动量守恒定律时间平移不变性能量守恒定律等等15第十五页，共二十页，2022年，8月28日六、物理规律的对称性在物理学中的重要性1、对称性对应着守恒定律若数学上提供一种数学变换（对称〕

物理上寻找相应的守恒定律或反之。2、对称性提供更深层次的认识以普遍的对称性为指引，去探索和解决未知的物理世界大统一；

新的发现。16第十六页，共二十页，2022年，8月28日根据对称性，物理学的各个分支逐渐走向统一万有引力天上的地上的声学热学光学电学磁学力学19世纪末，爱因斯坦想把万有引力和电磁学统一起来的尝试，由于当时不知道还有强作用和弱作用。夭折了17第十七页，共二十页，2022年，8月28日万有引力天上的地上的声学热学光学电学磁学力学放射性弱核动力强20世纪向大统一的行进

超弦

是最后吗？18第十八页，共二十页，2022年，8月28日例：正电子的预言狄拉克从他的Dirac方程是对称的，预言了正电子的存在。所以，一种对称性的发现比一种特定的现象的发现意义还大。