物理科学中的对称性

 大自然的奇妙特性之一就是对称性．例如,从宏观的角度看,人和动物的形体结构是左右对称的,植物的叶子、花瓣等也是左右对称的．从微观的角度看,所有晶体都是对称排列的,水分子的排列也具有严格的对称性．以物理科学中,对称性具有严格的定义：“对一个事物进行一次变动或操作;如果此操作后,该事物完全复原,则称该事物对所经历的操作是对称的．”由于操作的不同,将有不同的对称性．而且研究表明,对应于每一种对称操作,都有物理学的一个守恒定律与其对应．所以,又有了关于物理定律的对称性的定义：“如果某个物理定律经过一定的操作后,其形式保持不变,我们称该定律具有对称性．     

对称性是物理学的一把双刃剑

 对称性的概念最早源于生活。所谓“对称”,通常是指左右对称。除此之外还有轴对称、球对称等。在近代物理学中,对称性是一个很深刻的问题。在粒子物理、固体物理、原子物理等领域里,对称性问题也很重要。德国大数学家魏尔斯特拉斯(Weierstrass,1815～1897)首先提出了有关“对称性”的普遍定义,即把一个“体系”通过不同的操作达到不同的“状态”,若前后两种不同的“状态”在此操作下不变,我们可以讲这个体系对于这一操作是“对称”的,而这个操作也可以认为是这个体系的“对称操作”。常见的对称操作有空间的平移、转动以及时间的平移。     

对称性和对称性破缺

对称性存在于自然界许多客观物体的几何形状之中，例如物体和镜中的像物体有镜像对称性，一个球形物体对它的轴有转动对称性，对称性也存在于周围物体和各种建筑图案等等。对称性在物理上决定了微观世界中基本粒子特性和它们之间的相互作用规律存在各种对称性质。例如在不同时间不同地点做同样一个物理实验其结果是相同的，不会因为在中国和美国做出不同物理规律的结果。这意味着对一个物理系统，时空坐标原点的选取和坐标轴方向的选取都不影响客观的物理规律，     

从对称性看世界

 对称是美的,因为它和谐;和谐是美的,因为它对称。大自然是美的,因为它如此和谐和对称。美的概念可分两种,一种是外在的即表观的美,一种是内涵的即素质的美。对称性也可以分为两类,一类是比较直观的时间或空间配置上的对称性,叫时空对称性,一类是指比较抽象的内在的和谐和协调,叫内部对称性。     

欣赏对称

文章从一般对称、守恒、相对论、量子物理及对称自发几方面温谈对称性是物理学的基本属性。     

欣赏对称

文章从一般对称、守恒、相对论、量子物理及对称自发缺损几方面漫谈对称性是物理学的基本属性 .     

浅议"对称"

世界是丰富多彩、千差万别的．但众多的物理大师们却说：一切事物规律都是“对称的”．在物理思想中，对称性像基石似的重要．各种事物都具有对称性，它常表现在两个方面，一是体现在物理规律中的对称性；如伽利略相对原理；爱因斯坦相对论；宇称原理等．另一个是体现在数学形态上的对称性．如镜像对称；旋转对称等．本文将浅议一下物理学中的对称．     

科学思维与对称性理论的发现

 在日常生活中,人们可以看到很多“对称性”的例子,例如:建筑物和人工设计的图案,自然界中的矿物晶体、花的形状以及某些特定的生物体的形态等.当然,如果仔细看起来,它们并不见得满足严格意义上的对称性.理想的“对称性”可以作如下定义:如果某个系统具有对称性,那么在对描述这个系统的标架进行变换时,该系统的描述方式不变.例如,对于具有左右对称的系统来说,如果改变左和右的定义,即把左看成右,把右看成左,该系统的描述方式不变.对于绕着某一轴的旋转具有对称性的系统来说,即不管所定义的旋转角的0度为何方向,该系统的描述方式也不变.     

物理学中的对称性

在自然世界中存在许多的对称现象,如房子的左右对称,正三角形在旋转120°时的对称等等。这些都属于空间对称。按对称的字义来讲,就是两个物体相对而又相称,或者说它们相仿、相等。这样把两个物体对换一下。好象没有变动过一样。在自然界中,无论是生物(动物和植物)或非生物(如晶体)都广泛存在着各种各样的对称性质。 除了空间对称性质外,自然界还存在着另外的对称性。例如白天和黑夜的变化,四季的交替以及其它周期变化。在这些周期变化中,不同周期中对应的时刻运动完全重复。这种情况体现另一种时间的对称性。 自然界中物质的属性、物理现象以及事物的发展变化过程常常包含有某些对称性质为其基本特征。对称性实质上是在某种变化下的不变性,即是说,通过某种变换不变,我们就说它具有某种对称性。对称性的研究在物理学中占十分重要的地位。并已成为认识物质形体构造及其相互作用规律的基础。例如,几何形体对称性的研究在晶体物理中得到重要应用。各向同性的固体导致它只存在两个弹性常数。运动规律在匀     

对称性和热学

试图探索一条不同于传统做法的、概括和表述热学基本定律的途径,从理论上,把热学置于对称性原理的基础之上,加以概括和解释。     

物理学中的对称性与守恒律

对称和守恒作为一个古老而又常新的概念,经历了从分立走向综合的漫长发展历程.对称性对物理学的发展起到了重要作用.由于对称性意味着不变性,也就是经过某种对称变换后物理规律的不变性,这就意味着某种物理量的守恒.     

可能已经看到LaMnO3中的轨道子

一团由无规运动分子组成的气体 ,被认为具有完善的对称性 ,因为无论从哪个角度看它都是一样的 .当温度降低 ,气体凝成液体 ,进而形成固体 ,情况就不同了 .固体中的原子“手拉手”地排列起来 ,产生某种有序 ,用专业术语来说 ,叫做“对称破缺” .有序不仅涉及原子空间位置的排列 ,它还可能涉及磁自旋的取向以及电荷分布等 ,后两者分别对应磁有序和电荷有序 .在固体物理中 ,有序背景的挠动被称为“元激发” .例如 ,相对于Ｔ =0Ｋ的背景 ,晶格振动导致“声子”激发 ;相对于超导基态 ,库珀对的拆散导致“单电子”激发 ;相对于磁有序背景 ,磁自旋…     

原子核的手证对称性

 手套有左右两只,ＤＮＡ有左旋右旋两种,许多分子也都有两个相互镜象对称的形式,通常称为左手形式和右手形式。现在,物理学家又发现原子核也有左手性和右手性两种模式。物理学家一直在寻找对称性和对称性破缺,从而揭示出基本的物理原理。最初,人们认为原子核是球形的,有着高度的对称性。后来实验发现原子核可以在很大程度上被拉长,甚至会像一支雪茄。20世纪60年代,理论物理学家预言原子核可以有三轴形变(即非轴对称形变)---对称性进一步降低,但是一直都没有被实验证实。     

定性与半定量的物理学连载②

第一章　对称性原理1.什么是对称性? 在现代物理学中对称性是个很深刻的问题.在粒子物理、固体物理、原子物理等许多领域里面,对称性问题都很重要.描述对称性的数学语言是群论.这里不打算用群论方法去探讨一些较深的问题,而是介绍对称性原理在基础物理中的应用. 对称性的概念最初来源于生活.在艺术、建筑等领域中,所谓“对称”,通常是指左右对称.人体本身就有近似的友和右的对称性.各类建筑,特别是很多民族的古代建筑,都有较高的左右对称性.我国古代的宫殿、寺庙和陵墓建筑尤为突出,而园林建筑的布局则错落有致,于不对称中见对称. 左右对称…     

浅析洛伦兹变换的性质

本文从数学和物理学的角度分析、讨论了洛伦兹变换的两个重要性质,即“时空对称性”和“时空相对性”。最后又由时空对称平面图推导出了洛伦兹变换。     

SF_6分子最高占据轨道对称性的判断

量化计算是理论研究分子的重要手段,对于具有高对称群的分子,采用子群计算是常用的方法.分子的电子态或分子轨道等的对称性在子群的表示中会出现重迭,从而不能从子群的结果直接给出电子态或分子轨道对称性的归属.本文以如何判断SF6基态1 A_(1g)的电子组态中最高占据轨道的对称性为例来解决这个问题.针对某些文献中的SF6基态1 A1g的电子组态中,最高占据轨道对称性是T_(1g)却写成T_(2g)的问题,采用Molpro量化计算软件,对SF6基态的平衡结构,进行了HF/6-311G*计算,得到了能量三重简并的最高占据轨道的函数表达式,进而运用O_h群的对称操作作用在三个轨道函数上,得到各操作的矩阵表示,于是得到特征标,最后确定了最高占据轨道为T_(1g)对称性.     

平面对称标量场的静态时空

本文求出零质量标量场产生的平面对称度规的静态通解,并研究了它的对称性、奇异性等整体特性,发现平面对称情况与球对称不同,标量场的引入与否,其时空的奇异性没有本质差别。 关键词：     

对称性与对称的破缺性

对称与对称破缺是自然界中普遍存在着的一种矛盾关系。对称是变化中的同一 ,反映不同物质形态在运动中的共性 ,破缺是变化中的差异 ,反映不同物质形态在运动中各自的特性。自然界的物质 (包括整个自然界在内 )处于对称→对称破缺→深一级对称→对称性又破缺……这样不断深化之中     

电磁学教学中对称性分析的积极意义

爱因斯坦狭义相对论的提出,导致对称性观念在物理学研究中占有重要地位,对称性要求对自然定律的形式是一条强有力的限制,对称性成为现代物理中的主角．阐述了对称性分析在电磁学教学中的积极意义。     

电荷-宇称（CP）对称性破坏和夸克一轻子味物理——写在CP破坏发现和夸克理论提出40周年之际

简要地介绍了与电荷-宇称(CP)对称性破坏和夸克一轻子味物理有关的一些重要进展．从1964年发现CP破坏和提出夸克理论至今，这个领域就一直成为粒子物理研究的前沿领域，已研究和发展了整整40年，取得了许多辉煌的成就．在这篇文章中，着重评述了目前仍然热门的几个主要的研究方向：直接CP破坏的理论研究和实验验证，CP破坏机制和新的CP破坏源，中微子物理和新的味物理，夸克味物理和有效量子场理论，标准模型中味物理参数的预言和超对称大统一理论．同时对我国有关研究组在这些前沿方向做出的重要贡献作了重点简述．可以看出，在CP破坏和味物理这个重要前沿领域，仍然存在着许多未解之谜，使得粒子物理在21世纪既面临着巨大的挑战，又有着不断发展的机遇．