当前位置首页 > 校外拓展 > 课外拾零

诺特定理是否适用于奇点宇宙?答案是这样的!

更新时间:2024-02-25 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

这个问题的本质是诺特定理是否适用于奇点宇宙。4j9物理好资源网(原物理ok网)

回答这个问题将回答“宇宙是如何产生的?”这一基本问题。4j9物理好资源网(原物理ok网)

证明:能量守恒定律本来只是科学归纳得出的定律。 也就是说,正是因为一切能量活动都满足能量守恒定律,并由此推论出能量不可能凭空产生或凭空消失,所以我们最终推导出能量守恒定律。4j9物理好资源网(原物理ok网)

现代数学之母艾米·诺特用数学方法严格证明了能量守恒定律,这就是“诺特定理”。 该定理认为,能量守恒定律可以从时间的平移不变性得到证明。 证明如下:4j9物理好资源网(原物理ok网)

定理1:奇异积分方程Kφ=f可解的充要条件是关系式成立:4j9物理好资源网(原物理ok网)

其中,ψi(t) (i=1, 2,...,k′) 是连通齐次方程组 K′ψ=0 的线性独立解的完备系;4j9物理好资源网(原物理ok网)

定理2:齐次方程Kφ=0的线性独立解的个数k与相关齐次方程K′ψ=0的线性独立解的个数k′之间的差异仅与K的特征部分有关,等于 sub-K 的索引为 kk′=κ。4j9物理好资源网(原物理ok网)

第二类积分方程的定理是柯西核奇异积分方程中的b(t)=0,即诺特定理κ=0的特例。 可见,对于指数为零的奇异积分方程, 定理成立。 这类方程称为拟方程,其对应的奇异积分算子称为拟。 穆算子。4j9物理好资源网(原物理ok网)

对于局部作用下的每个可微对称性,都有相应的守恒流。4j9物理好资源网(原物理ok网)

物理量的守恒定律通常用连续性方程来表示。4j9物理好资源网(原物理ok网)

该定理的形式命题仅从不变性条件推导出对应于守恒物理量的流的表达式。 这个守恒量称为诺特电荷,其流动称为诺特流。 诺特流最多相差无散矢量场。4j9物理好资源网(原物理ok网)

从证明可以看出,时间平移不变性是能量守恒定律的充要条件。 (强调已添加)4j9物理好资源网(原物理ok网)

几十年后,杨振宁教授和李正道教授提出了“弱相互作用中宇称不守恒”定律,打破了科学界长期以来对宇宙的幻想。4j9物理好资源网(原物理ok网)

对称总是完美的。 当你照镜子时,你与镜中的图像形成对称关系。 对称不仅出现在镜子中,而且在我们周围的自然界中随处可见。 蜂窝是由正六边形对称排列而成的建筑物。 每个正六边形大小均匀,上下左右等距。 这种结构最为紧凑有序,并且节省材料。 蝴蝶的左右翅膀的结构是对称的。 是的,连翅膀上的图案和颜色都是对称的,所以它可以成为自然界中最美丽的昆虫; 所有的海螺都有奇妙的左右对称性; 人类本身也是对称的,不仅左右结构是对称的,眼睛、耳朵和左右大脑的形状也是对称的。 一个人如果少了一只眼睛,或者嘴巴歪向一侧,肯定会被认为不太漂亮。4j9物理好资源网(原物理ok网)

过去的科学界也认为宇宙的各个方面都是连续的,并且根据诺特定理可以证明宇宙的各个方面都是守恒的。4j9物理好资源网(原物理ok网)

交换两个东西会让它们看起来像是没有被碰过。 这就是对称性。 把左边的东西和右边的东西没有任何变化地互换,叫做镜像对称,意思是像照镜子一样,镜里的东西和镜外的东西是一样的。 大多数人体和动物形态都是镜像对称的碰撞时角动量守恒条件,中国的故宫、天坛等建筑也是如此。4j9物理好资源网(原物理ok网)

在空间中,如果沿任意方向平移一个单位,平移后的图像将与原始图像无法区分(即与其完全重合)。 该操作可以继续进行。 这就是平移对称性。 规则网格具有平移对称性。 在自然界中,蜂窝、竹节或珠子都具有平移对称性。4j9物理好资源网(原物理ok网)

将一个纹理均匀的球绕球中心以任意角度旋转,其所有属性,如形状、大小、质量、密度分布等都将保持不变。 这就是旋转对称。 具有5个相同花瓣的花(如梅花、紫荆花)绕垂直花面的轴线旋转2π/5的角度或2π/5的整数倍。 旋转前后完全一样。 没有变化。 我们说它具有 2π/5 旋转对称性。 另一方面,如果一个球的边缘有一个点或一些缺陷,并且这个点或缺陷可以区分旋转前后的情况,那么它就不具有旋转对称性——或者说它的旋转对称性被破坏。 。4j9物理好资源网(原物理ok网)

物理定律的对称性用牛顿定律表示。 无论物体如何旋转,物体的运动都遵循牛顿定律。 因此,牛顿定律具有旋转对称性; 镜内、镜外物体的运动服从牛顿定律,且牛顿定律具有镜面对称; 物体在空间任意运动后,牛顿定律仍然有效,并且牛顿定律还具有空间平移对称性; 在不同的时间,昨天、今天或明天,物体的运动也遵循牛顿定律,而牛顿定律也具有时间平移对称性……其他已知的物理定律也有类似的情况。4j9物理好资源网(原物理ok网)

物理定律的这些对称性实际上意味着物理定律在各种变换条件下的不变性。 由物理定律的不变性,我们可以得到一个不变的物理量,称为守恒量,或不变量。 例如,空间旋转最重要的参数是角动量。 如果物体空间旋转对称,则其角动量必须守恒。 因此,空间旋转对称性符合角动量守恒定律。 再比如,如果瀑布水的力量全部转化为电能碰撞时角动量守恒条件,那么同样的水流在任何时候产生的力量都是一样的,而且这个能量不会随时间而改变。 因此,时间平移对称性对应于能量守恒。 此外,空间平移对称性对应于动量守恒,电荷共轭对称性对应于电荷守恒。4j9物理好资源网(原物理ok网)

然而,这些对称性和守恒性能否推广到微观高速世界呢?不能4j9物理好资源网(原物理ok网)

在微观世界中,对于一个顺时针旋转的粒子来说,它的镜像粒子从镜子看来是逆时针旋转的,但这种旋转的所有规律都是相同的。 因此,镜子内外的粒子是宇称守恒的。 根据诺特定理,宇称守恒对应于空间反射的不变性。4j9物理好资源网(原物理ok网)

突破在于 theta 和 tau 介子。 这两个介子的自旋、质量、寿命电荷等完全相同,因此它们很可能是同一个粒子。 然而,它们具有不同的衰减模式。 当θ衰变时,产生两个π介子,τ衰变为三个π介子,这表明它们遵循不同的运动定律。4j9物理好资源网(原物理ok网)

大多数人认为θ和τ介子是两种不同的介子,但杨振宁教授和李正道教授认为,τ和θ是完全相同的粒子(后来称为K介子),只是在弱相互作用环境中,但它们的定律运动不一定完全相同。 通俗地说,如果这两个相同的粒子在镜子里互相看,它们的衰变方式其实在镜内和镜外是不同的。 “θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。 并且很快就被吴健雄用实验证明了。 实验方法是:在极低温度(0.01K)下使用强磁场,使一组装置中的钴60核的自旋方向向左转向,另一组装置中的钴60核的自旋方向转向左侧。设置到右边。 装置中的钴60是彼此的镜像。 实验结果表明,两种器件中钴60发射的电子数量相差很大,而且电子发射方向也不对称。 实验结果证实了弱相互作用中宇称不守恒。4j9物理好资源网(原物理ok网)

宇称不守恒的发现并不是孤立的。4j9物理好资源网(原物理ok网)

在微观世界中,基本粒子具有三种基本对称模式:一是粒子和反粒子相互对称,即粒子和反粒子的定律相同,称为电荷(C)对称; 另一种是空间反射对称,即同一类型的粒子互为镜像,其运动定律相同,称为宇称(P); 一种是时间反转对称性,即如果我们反转粒子的运动方向,粒子的运动是相同的,这就是所谓的时间(T)对称性。4j9物理好资源网(原物理ok网)

这意味着,如果你用反粒子代替粒子,左右交换,并逆转时间的流动,转变后的物理过程仍然会遵循相同的物理定律。4j9物理好资源网(原物理ok网)

然而,自从宇称守恒定律被李政道和杨振宁打破后,科学家们很快就发现粒子和反粒子的行为并不完全相同。 正是由于物理定律的轻微不对称,粒子的电荷(C)不对称,导致大爆炸之初产生的物质略多于反物质。 大部分物质和反物质都湮灭了,剩下的物质形成了我们今天所知的世界。4j9物理好资源网(原物理ok网)

如果物理定律严格对称,宇宙和我们人类就不会存在。 大爆炸之后,应该诞生了等量的物质和反物质。 然而,当物质和反物质相遇时,它们就会立即湮灭。 那么,星系、地球、甚至人类都将没有机会形成。4j9物理好资源网(原物理ok网)

时间本身不再具有对称性4j9物理好资源网(原物理ok网)

例如,一对光子的碰撞产生电子和正电子,正电子和正电子的碰撞也产生一对光子。 这两个过程都符合基本物理定律,并且在时间上是对称的。 如果用摄像机捕捉其中一个过程然后回放,观看者将无法分辨磁带是向前还是向后播放——从这个意义上说,时间就没有方向了。4j9物理好资源网(原物理ok网)

然而,1998年,首次在微观世界发现了违反时间对称性的事件。 欧洲原子能研究中心发现,正负K介子的转换过程存在时间不对称性:反K介子转换成K介子的速率快于逆过程,即转换过程K介子转变为反K介子。 这意味着微观世界的时间反演不变性并不总是有效,这意味着微观世界的能量守恒定律没有对称性基础,不再守恒。4j9物理好资源网(原物理ok网)

这也从能量的角度解释了大爆炸:宇宙起源于奇点,奇点宇宙符合微观世界的规律,因为奇点宇宙具有时间不连续性和不对称性,从而导致了宇宙的不守恒。能量并产生我们的宇宙。4j9物理好资源网(原物理ok网)

粒子世界物理定律的对称性全部破缺,世界本质上被证明是不完美和有缺陷的。 宇宙之所以被创造,是因为它是不完美且有缺陷的。 整个宇宙和人类都是从这种对称性缺陷中诞生的。4j9物理好资源网(原物理ok网)

也许绝大多数宇宙都是完美的并且完全湮灭了。 但只有我们的宇宙是不完美的,所以不完美的我们诞生了。4j9物理好资源网(原物理ok网)

题外话:李教授和杨教授的理论具有开创性。 自他们的工作以来,科学已经回答了宇宙如何形成的核心世界观问题。 牛顿的“第一推”未能给出答案,爱因斯坦的相对论只提供了工具,霍金只提出了大爆炸的必然图景,而李杨的理论真正触及了宇宙的成因。 这就是为什么李和杨在1956年发表了他们的成果,并在1957年获得了诺贝尔物理学奖。一个科学理论在发表后的第二年就获得了诺贝尔奖,这是史无前例的。4j9物理好资源网(原物理ok网)

发表评论

统计代码放这里