时空的对称性

 时空的对称性是大自然的奇妙特性之一,这种特性几乎是无处不在。例如,从宏观的角度看,人和动物的形体结构是左右对称的,植物的结构也是左右对称的,飘落的雪花的结构也是对称的。从微观的角度看,所有晶体都是对称排列的,水分子的排列也是具有严格的对称性。对称性无论在人们的日常生活中,还是在科学研究和应用技术领域,都具有非常重要的作用和地位;它潜移默化地影响着人类的观念和思维,这点可以从人类建筑的对称结构和人的对称审美观来说明;尤其在物理科学的研究中,例如基本粒子的研究、半导体物理的研究等等,时空对称性都是处于核心地位的重要概念。     

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。     

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。     

循着麦克斯韦的思路脉络感受对称之美——“电磁场的发现”的教学实践与反思

科学美的实际意义不只是发现美,更为重要的是根据科学美的特征,以最恰当的形式勾画出一幅幅简化而又易于领悟的物质世界蓝图.科学家们总是渴望以最简洁的形式对困扰人类的万千自然现象做出阐释,渴望看到整个自然体系内在的和谐,正是这种强烈的臻美渴望直接推动着物理学科的发展.现以电磁场的发现过程为例,让学生循着麦克斯韦的思路脉络感受物理学的对称与统一之美.     

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 .     

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，     

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．     

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     

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。     

晶格旋转对称性的单转轴证明

传统的晶格旋转对称性的双转轴证明方法不满足旋转对称操作至少要保持一点不动的要求，本文提出了晶格旋转对称的单转轴证明方法，克服双转轴证明方法的缺点。     

含磁单极电动力学的电磁对偶对称性自发破缺问题

首先提出了一种认为磁单极的存在将导致电动力学电磁对偶对称性自发破缺的新观点,指出了和这种对称性自发破缺相关联的零质量标量粒子即Goldstone玻子存在的可能性.然后通过对含磁单极电动力学作用量描述困难的分析,提醒读者磁单极的存在给电动力学带来的复杂性和不对称.最后为非高能物理背景的读者提供了两类磁单极即经典场扩展位形类磁单极和点粒子磁单极的概念.     

对称性原理应用一则

通过一个例子说明对称性原理的含义及应用，并由此得到一个重要结论：球对称分布电流是不产生磁场的     

电阻网络对称端钮短接法的应用

利用电阻网络存在的对称性进行简化是一类重要的分析方法, 但是对于端钮不具备对称结构的对称 型电阻网络, 往往无法利用整体的对称性进行简化. 为此我们人为引入一个辅助端钮构造一个对称的三端电阻网 络, 利用对称端钮短接后电阻网络保持对称的特点来简化电路, 并通过三端电阻网络的性质间接计算某些端钮间 的等效电阻. 对称端钮短接法作为一种新的分析方法, 更加简便且利于理解掌握     

一维谐振子势阱中二全同粒子的空间关联

针对一维谐振子势阱中由两个全同粒子组成的体系,假设其空间波函数分别具有以下3种交换对称性:1)没有交换对称性,2)对于交换是反对称情况,3)对于交换是对称情况,讨论了二粒子空间相对位置的分布概率.并由此将量子力学教材中自由粒子情况下的结论推广至一维谐振子束缚态情形,即两个全同粒子无论是处于自由态还是束缚态,在空间波函数交换对称的情况下,两个粒子靠拢的概率最大,而交换反对称情况下,两个粒子靠近(r→0)的概率趋于零.论文结论有助于加深对量子力学中全同粒子交换对称性及其物理效应的理解.     

对称性原理应用一则

通过一个例子说明对称性原理的含义及应用，并由此得到一个重要结论：球对称分布电流是不产生磁场的。     

一类动力学方程的Mei对称性

研究一类动力学方程的Mei对称性的定义和判据，由Mei对称性通过Noether对称性可找到Noether守恒量.由Mei对称性通过Lie对称性可找到Hojman守恒量.同时，也可找到一类新型守恒量.     

关于Lagrange系统和Hamilton系统的Mei对称性

对Lagrange 系统和Hamilton系统Mei对称性的研究表明，Mei对称性的两种表述对Lagrange系统是等价的，给出一类Mei对称性，而对Hamilton系统不等价，给出两类Mei对称性. 关键词： Lagrange系统 Hamilton系统 Mei对称性 守恒量     

电磁感应规律的美

科学创造活动,同艺术创造活动一样,它的过程和成果都被深深打上了美学烙印;简洁、对称、和谐、统一、互补等是科学美的具体内涵．但科学的美,不像艺术的美那样直观,它需要经过逻辑的思考,慢慢体会,才能品味．本文拟以电磁感应规律本身和它的建立过程初探物理学的美．     

探寻对称性破缺的秘密——访2008年诺贝尔物理学奖得主

水中月、镜中花，对称广泛存在于自然界．对称与不对称在人们的日常生活中是一个永恒的话题，也是物理学家们长期努力、苦苦探寻的一个基础而又深奥的科学问题．获得今年诺贝尔物理学奖的三位科学家，提出的有关理论就是向我们诠释：因为有了对称性破缺，才有了延续至今的宇宙万物和五彩缤纷的世界，也才有了我们个性各异的人类自身．