对称与对称性破缺性.pptVIP

第1页，共40页，星期日，2025年，2月5日“物理学在二十世纪取得了令人惊讶的成功，它改变了我们对空间和时间、存在和认识的看法，也改变了我们描述自然的基本语言。在本世纪行将结束之际，我们已拥有一个对宇宙的崭新看法，在这个新的宇宙观中物质已失去了它原来的中心地位，取而代之的是自然界的对称性。”——斯蒂芬.温伯格美是探求物理学中重要结果的一个指导原则。——H.邦迪审美事实上已经成了当代物理学的驱动力。——阿.热对称性与对称破缺第2页，共40页，星期日，2025年，2月5日对称性概念源于生活对称性的基本概念因果性与对称性原理对称性与守恒定律对称性的自发破缺对称性与对称破缺对称性思想方法的重要意义对称性与对称破缺第3页，共40页，星期日，2025年，2月5日一、对称性的概念源于生活日常生活中常说的对称性，是指物体或一个系统各部分之间的适当比例、平衡、协调一致，从而产生一种简单性和美感。这种美来源于几何确定性，来源于群体与个体的有机结合。对称性概念源于生活第4页，共40页，星期日，2025年，2月5日人体、动植物结构对称天竺葵长春草对称性概念源于生活第5页，共40页，星期日，2025年，2月5日建筑物(宫殿,寺庙,陵墓,教堂)左右对称对称性概念源于生活第6页，共40页，星期日，2025年，2月5日例文学创作中的镜象对称回文词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对称性概念源于生活第7页，共40页，星期日，2025年，2月5日第8页，共40页，星期日，2025年，2月5日你喜欢哪一张？画家弘仁的原作对称化了的作品对称性概念源于生活第9页，共40页，星期日，2025年，2月5日如果一个操作能使某体系从一个状态变换到另一个与之等价的状态，即体系的状态在此操作下保持不变，则该体系对这一操作对称，这一操作称为该体系的一个对称操作。体系的所有对称操作的集合——对称群德国数学家魏尔(H.Weyl)关于对称性的定义如下:体系(系统)：被研究的对象状态：对体系的描述变换/操作：体系从一个状态到另一个状态的过程变换前后体系状态相同——“等价”或“不变”二、对称性的基本概念对称性的基本概念第10页，共40页，星期日，2025年，2月5日空间对称性1.空间旋转对称o对绕O轴旋转任意角的操作对称o对绕O轴旋转2?整数倍的操作对称o对绕O轴旋转?/2整数倍的操作对称对称性的基本概念第11页，共40页，星期日，2025年，2月5日o1次轴.o3次轴o4次轴2次轴.o.o若体系绕某轴旋转2??n后恢复原状，则称该体系具有n次对称轴。对称性的基本概念第12页，共40页，星期日，2025年，2月5日物理定律的旋转对称性——空间各向同性意义：空间各方向对物理定律等价，没有哪一个方向具有特别优越的地位。实验仪器方位旋转，实验结果不变。例如：实验仪器取向不同，得出的单摆周期公式相同。对称性的基本概念第13页，共40页，星期日，2025年，2月5日2.空间平移对称一无限长直线：对沿直线移动任意步长的平移操作对称。一无限大平面：对沿面内任何方向、移动任意步长的平移操作对称。平面网格：对沿面内特定方向、移动特定步长的平移操作对称。对称性的基本概念第14页，共40页，星期日，2025年，2月5日物理定律的平移对称性——空间均匀性意义：空间各位置对物理定律等价，没有哪一个位置具有特别优越的地位。物理实验可以在不同地点重复，得出的规律不变。例如：在地球、月球、火星、河外星系…进行实验，得出的引力定律（万有引力定律、广义相对论）相同。对称性的基本概念第15页，共40页，星期日，2025年，2月5日相应的操作是空间反射(镜面反射)3.空间反射对称(镜象对称、左右对称、宇称)左右对称与平移、旋转不同：(例如手套、鞋)镜象反射不对称，称为手性(chirality)。如具有手性特征的分子。对称性的基本概念第16页，共40页，星期日，2025年，2月5日轴矢量(赝矢量):垂直于镜面的分量方向不变；平行于镜面的分量方向反向。极矢量：平行于镜面的分量方向不变；垂直于镜面的分量方向反向。zxyvzxyv对称性的基本概念第17页，共40页，