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1、专题守恒定律与对称性第1页，本讲稿共17页第2页，本讲稿共17页第3页，本讲稿共17页福建厦门鼓浪屿福建厦门鼓浪屿的一幅对联的一幅对联 雾雾锁锁山山头头山山锁锁雾雾 天天连连水水尾尾水水连连天天清代女诗人吴绛雪的清代女诗人吴绛雪的四季回文诗四季回文诗.夏夏香香莲莲碧碧水水动动风风凉凉水水动动风风凉凉夏夏日日长长长长日日夏夏凉凉风风动动水水 凉凉风风动动水水碧碧莲莲香香文文学学创创作作中中的的对对称称峦覆水面水覆峦 月挂柳梢柳挂月 第4页，本讲稿共17页文学创作中的文学创作中的镜象镜象对称对称 回文词回文词雾窗寒对遥天暮雾窗寒对遥天暮 暮天遥对寒窗雾暮天遥对寒窗雾花落正啼鸦花落正啼鸦 鸦啼正落花
2、鸦啼正落花袖罗垂影瘦袖罗垂影瘦 瘦影垂罗袖瘦影垂罗袖风剪一丝红风剪一丝红 红丝一剪风红丝一剪风第5页，本讲稿共17页苏东坡题金山寺苏东坡题金山寺潮随暗浪雪山倾，远浦渔舟钓月明。潮随暗浪雪山倾，远浦渔舟钓月明。桥对寺门松径小，巷当泉眼石波清。桥对寺门松径小，巷当泉眼石波清。迢迢远树江天晓，蔼迢迢远树江天晓，蔼 蔼红霞晚是晴。蔼红霞晚是晴。遥望四山云接水，碧峰千点数鸥轻。遥望四山云接水，碧峰千点数鸥轻。无论顺念，倒念或从任一字开始念都成章无论顺念，倒念或从任一字开始念都成章!文学创作中的文学创作中的镜象对称镜象对称 回文词回文词第6页，本讲稿共17页吴绛雪的咏四季吴绛雪的咏四季-四首回文诗四首回文
3、诗 每首仅用十个字，却是七言绝句：每首仅用十个字，却是七言绝句：春：莺啼岸柳弄春晴夜月明春：莺啼岸柳弄春晴夜月明夏：香莲碧水动风凉夏日长夏：香莲碧水动风凉夏日长秋：秋江楚雁宿沙洲浅水流秋：秋江楚雁宿沙洲浅水流冬：红炉透炭炙寒风御隆冬冬：红炉透炭炙寒风御隆冬 春春莺啼岸柳弄春晴，莺啼岸柳弄春晴，柳弄春晴夜月明。柳弄春晴夜月明。明月夜晴春弄柳，明月夜晴春弄柳，晴春弄柳岸啼莺。晴春弄柳岸啼莺。夏夏香莲碧水动风凉，香莲碧水动风凉，水动风凉夏日长。水动风凉夏日长。长日夏凉风动水，长日夏凉风动水，凉风动水碧莲香。凉风动水碧莲香。秋秋秋江楚雁宿沙洲，秋江楚雁宿沙洲，雁宿沙洲浅水流。雁宿沙洲浅水流。流水浅洲沙
4、宿雁，流水浅洲沙宿雁，洲沙宿雁楚江秋。洲沙宿雁楚江秋。冬冬红炉透炭炙寒风，红炉透炭炙寒风，炭炙寒风御隆冬。炭炙寒风御隆冬。冬隆御风寒炙炭，冬隆御风寒炙炭，风寒炙炭透炉红。风寒炙炭透炉红。第7页，本讲稿共17页 物理定律的这些对称性是偶然的吗？它是否意味着物理定律的这些对称性是偶然的吗？它是否意味着对称性同物理定律本身有着某种更深刻、更紧密对称性同物理定律本身有着某种更深刻、更紧密的联系？的联系？三三大大守守恒恒定定律律，等等，这这些些守守恒恒意意味味着着什什么么呢呢？它们由什么决定的呢？它们由什么决定的呢？19161916年年德德国国女女数数学学家家诺诺特特尔尔指指出出：每每一一种种守守恒恒都
5、都是是与与自自然然界界中中的的一一种种对对称称性性相相联联系系的的。严严格格的的对对称称性性对对应应着着严严格格的的守守恒恒定定律律，近近似似的的对对称称性意味着近似的守恒定律。性意味着近似的守恒定律。附：守恒定律与对称性附：守恒定律与对称性第8页，本讲稿共17页诺特尔诺特尔(1883(18831935)1935)定理定理对称性对称性 守恒量守恒量 守恒定律守恒定律对应对应对应对应物理学中存在着许多守恒定律物理学中存在着许多守恒定律,如能量守恒、如能量守恒、动量守恒、角动量守恒、电荷守恒、奇异数动量守恒、角动量守恒、电荷守恒、奇异数守恒、重子数守恒、同位旋守恒守恒、重子数守恒、同位旋守恒这些守
6、这些守恒定律的存在并不是偶然的，它们是自然规恒定律的存在并不是偶然的，它们是自然规律具有各种对称性的结果。律具有各种对称性的结果。附：守恒定律与对称性附：守恒定律与对称性第9页，本讲稿共17页 物理定律变换不变性物理定律变换不变性 守恒定律守恒定律 适用范围适用范围 时间平移时间平移 能量守恒能量守恒 完全完全 空间平移空间平移 动量守恒动量守恒 完全完全 空间旋转空间旋转 角动量守恒角动量守恒 完全完全 镜象反射镜象反射 宇称守恒宇称守恒 弱作用中破缺弱作用中破缺 伽利略变换伽利略变换 时空绝对性时空绝对性 v c v c 近似成立近似成立 电荷规范变换电荷规范变换 电荷守恒电荷守恒 完全完
7、全附：守恒定律与对称性附：守恒定律与对称性第10页，本讲稿共17页物理学中的形式对称物理学中的形式对称 对对物物理理定定律律、公公式式形形式式对对称称的的追追求求，往往往往对对理理论论的发展起到积极的建设作用的发展起到积极的建设作用真空中的麦氏方程组真空中的麦氏方程组万有引力公式和库仑公式万有引力公式和库仑公式第11页，本讲稿共17页物理学中的抽象对称物理学中的抽象对称 .抽象对称性往往是指从一个概念、一个命题或一抽象对称性往往是指从一个概念、一个命题或一个定理中反映出来的对称性。个定理中反映出来的对称性。，德布罗意：德布罗意：物质波概念的提出、波粒二象性物质波概念的提出、波粒二象性狄拉克：狄
8、拉克：正电子、反物质正电子、反物质爱因斯坦：爱因斯坦：狭义相对论和广义相对论的提出狭义相对论和广义相对论的提出.第12页，本讲稿共17页将对称性概念用于物理领域，则可表示为：将对称性概念用于物理领域，则可表示为：对称性与对称操作对称性与对称操作如果某一物理现象或规律在某一变换下保持不变，如果某一物理现象或规律在某一变换下保持不变，则称该现象或规律具有该变换所对应的对称性。则称该现象或规律具有该变换所对应的对称性。物理学中最常见的对称操作是物理学中最常见的对称操作是时空操作时空操作时间操作：时间操作：时间平移、时间反演等。时间平移、时间反演等。空间操作：空间操作：空间平移、空间反演等。空间平移、
9、空间反演等。时空操作：时空操作：伽利略变换、洛仑兹变换等。伽利略变换、洛仑兹变换等。参考书参考书可怕的对称可怕的对称附：附：守恒定律与对称性守恒定律与对称性第13页，本讲稿共17页物理定律不因人而异物理定律不因人而异物物理理规规律律(自自然然定定律律)不不因因人人（参参考考系系）而而异异，参参考系变换应该是物理定律的对称操作。考系变换应该是物理定律的对称操作。第14页，本讲稿共17页时间平移对称性时间平移对称性空间旋转对称性空间旋转对称性空间平移对称性空间平移对称性动量守恒定律动量守恒定律 角动量守恒定律角动量守恒定律 能量守恒定律能量守恒定律 E=0第15页，本讲稿共17页守恒定律与对称性守
10、恒定律与对称性对称论对称论才是对世界最根本、最真实的哲学认识才是对世界最根本、最真实的哲学认识 讨讨 论论一、一、粒子物理学物质创生实验证明粒子物理学物质创生实验证明物质生成具有对称性，物质生成具有对称性，大量的物理学大量的物理学定律证明宇宙的物质运动规律来源于对称性的发展。定律证明宇宙的物质运动规律来源于对称性的发展。二、二、物理学史上物理学史上300年的年的“波粒战争波粒战争”证明证明物质的根本表现就是物质的根本表现就是“二象二象性性”（这就是这就是“既是既是又是又是”的辩证法结构基础），这也是的辩证法结构基础），这也是对称论的结构启迪对称论的结构启迪。三、三、人类最重要的文明经典证明人类
11、最重要的文明经典证明阴阳共体阴阳共体的的“道道”创造了世界，而对称创造了世界，而对称论可以证明对称性就是论可以证明对称性就是“道道”的起源，可以准确阐释人类几千年来不能言传的的起源，可以准确阐释人类几千年来不能言传的“不可言的道不可言的道”和和“不可说的法不可说的法”。四、四、人类社会存在过的人类社会存在过的两派哲学两派哲学（唯物论和唯心论唯物论和唯心论）的理论体系本身存在着）的理论体系本身存在着逻辑悖论。逻辑悖论。五、五、对称论能够解释一切正确的物理学和社会学规律，为对称论能够解释一切正确的物理学和社会学规律，为宇宙和人类社会宇宙和人类社会带来和谐和发展，带来和谐和发展，为人类进步指引前进的方向。为人类进步指引前进的方向。对称论对称论的处世哲学的处世哲学“逢善更善逢善更善 逢恶更恶逢恶更恶”？第16页，本讲稿共17页第17页，本讲稿共17页