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：守恒定律超越力學理論我們有理由提出問題：守恒定律比力學理論具有更深厚的基礎嗎?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系對稱性是統治物理規律的規律二、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A狀態B狀態A與狀態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;物理規律)對其狀態進行某種操作,使其狀態由A到B。若兩狀態等價(相同)，就說該研究對象對該操作具有對稱性。討論:1、關鍵詞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、時空聯合操作伽利略變換---力學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日例文學創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剪一絲紅紅絲一剪風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--時間反演不變如無阻尼的單擺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不具有時間反演不變性陰陽圖聯合操作不真實真實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果中，結果中的對稱性至少和原因中的對稱性一樣多；結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果中的不對稱性一樣多。對稱性原理是凌駕于物理規律之上的自然界的一條基本規律。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---球對稱性結果---至少具有球對稱性徑向EEr11第十一頁，共二十頁，2022年，8月28日例2、根據對稱性原理論證在有心力場作用下,

質點必在同一平面內運動。力心結果:質點的軌道也一定在板面內原因：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：節點B與A對稱，設電流如圖所示。同樣節點D與C對稱，CD的電流為例3、已知：求：利用：置換對稱節點電流關系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、量子力學嚴格證明：空間平移不變性動量守恒定律空間轉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、物理規律的對稱性在物理學中的重要性1、對稱性對應著守恒定律若數學上提供一種數學變換（對稱〕

物理上尋找相應的守恒定律或反之。2、對稱性提供更深層次的認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一；

新的發現。16第十六頁，共二十頁，2022年，8月28日根據對稱性，物理學的各個分支逐漸走向統一萬有引力天上的地上的聲學熱學光學電學磁學力學19世紀末，愛因斯坦想把萬有引力和電磁學統一起來的嘗試，由于當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熱學光學電學磁學力學放射性弱核動力強20世紀向大統一的行進

超弦

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