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对称性原理-学院数学学习网.ppt45页

更新时间:2023-10-13 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

梗概()哪些是对称性?对称性的含义;对称性的基本类型对称性原理:原理内容和事例;宇称与CP破坏对称性的自发破缺:哪些是对称性的自发破缺?粒子-反粒子的不对称性;生物界的左右不对称性;对称性的含义:不可区分性1.哪些是对称性?§1.对称性的含义:对称性随处可见:左右对称的天安门;轴对称的天坛……对称性是重要的问题:数学学物理学习网,物理,天文学,美学……无所不及对称性的物理描述是群论“群论——现代物理的统领者”几个概念:a.体系:要考察的对象;b.状态:体系在空间、时间等的分布;c.变换:体系从一个状态变到另一个状态,或称之为“操作”d.等价与不等价:对图1,不考虑点,饶轴旋转任意角度,即使状态有变化,然而看起来没有区别,我们称之为“等价”;考虑点,饶轴旋转任意角度,状态有变化物理学习网,我们称之为“不等价”e.对称与不对称:假如一个操作将一个体系从一个状态变到一个与之等价的状态,我们说该体系对这个操作“对称”这个操作叫“对称操作”否则就是“不对称”§2.对称性的基本类型:常见的对称操作有:空间操作=>转动,平移,镜像反射,标度变换;时间操作=>时间平移,时间反演;还有许多更具象的变换:置换,规范变换,电荷共轭变换1.镜像对称:也称“左右对称”,或则说“宇称”操作:沿反射镜面法向座标:z=>-z其他方向座标不变!极矢量与轴矢量:按照矢量的镜像反演的性质的不同:与镜面垂直的份量反向,而平行的份量不变=>极矢量;与镜面垂直的份量不变,而平行的份量反向=>轴矢量;很其实,是极矢量=>,,是极矢量;而是轴矢量:这么:分别是哪些矢量呢?2.转动:体系绕某个轴转恢复原状,这个轴称之为n次轴,该体系具有n次轴对称;(见图3)3.平移:体系在某个方向上每联通一定的距离,恢复原状,就说该体系具有平移对称性:直线,平面……以上那些具有平移对称的网条纹都是由具有一定转动对称的条纹组成,是不是所有的转动级次的个子都能组成这些具有平移对称的网路条纹呢?不是的!物理的群论可以证明:只有1,2,3,4,6次轴对称才行!4.标度变换:浅显的说就是“放大或缩小”一个物体(体系)放大或则缩小之后,居然恢复原状了!不可思议吧?但是在数学中确实有许多这样的事例。H4s物理好资源网(原物理ok网)

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布朗运动的标度变换无穷自相像性:体系在标度变换下,具有无限嵌套的自相像性。继续看海岸线=>曲线是1维的:有一定的宽度;曲面是2维的:有一定的面积;海岸线维数=?厚度无限,而且没有面积我们说海岸线的维数是1~2之间!分形概念:维数是分数的体系称之为“分形”分形维数的确定:D维的分形体,当每一维的规格放大L倍时,假若得到K个原先的分形体,则:可见,常规形状的系统,是分形体的特例分形的实际意义:物理的分形是严格的:标度变换的无穷自相像性.自然界的分形体大多不严格或则是随机的,后一类只有在统计下才有意义!分形被广泛应用:电物理沉淀,薄膜形态,树脂汇聚,介电击穿的计算机模拟和试验模拟!标度变换下的数学规律:标度变换下,数学规律不一定不变。判定条件:不同标度(大小)的体系的无量纲组合量,是否具有相同的数目?空气动热学中的雷诺数(模拟客机):《格利佛散记》的荒诞性5.时间平移和时间反演:时间平移:体系对某一时间间隔的平移。假如体系呈现不变性,则体系具有“时间平移不变性”一个静止的物体,平移任何大小的时间均不变;一个单摆,平移一个周期,状态也不变!时间反演:让时间的过程;时间会倒流吗?其实不会!那时间反演有哪些意义呢?我们可以通过研究时间反演来探究物质世界的运动规律。H4s物理好资源网(原物理ok网)

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这么微观的过程呢?实验证明,微观过程都是可逆的!::6.置换对称性:将系统中的不同部份互换的操作,对应的不变性既为置换对称性。世界上没有绝对雷同的宏观物体,所以宏观的置换对称不严格;而对微观粒子(全同性原理),则是严格的!7.最后瞧瞧联合对称:几个对称操作陆续作用的结果,例如先转动,再反演等等。每种操作,在物理上用算符矩阵表示这么次序不同的联合操作的疗效一样吗?2.对称性原理因果关系:发生任何一件事情,其结果都是一定的诱因引起的;所以有:“相同的诱因=>相同的结果”;并且,世间没有完全一样的东西,所以不要这么严苛啦!=>“等价的诱因=>等价的结果”对称性原理:对称的诱因=>对称的结果,所以:不用任何其他的定理,判定电荷受力方向宇称与CP破坏宇称:设一个体系的状态用函数表示,对这个系统进行一个操作,用算符表示,当这个操作局限于下边3种,即:电荷共轭(Q=>-Q)时间反演(T=>-T)空间反演(R=>-R)操作的结果如下:分别对应:C宇称,T宇称,P宇称宇称守恒假如体系在某个化学过程中,宇称一直保持+1或则-1,我们说这个体系对这个化学过程满足宇称守恒到目前为止,实验证明:所有的化学过程CPT联合宇称守恒;几乎所有的作用,T宇称守恒;所有的弱作用,P宇称不守恒;CP破坏:既然,T宇称守恒被微弱的破坏了,而CPT联合宇称依然守恒,这么CP这个仍然以来被觉得守恒的宇称守恒被破坏了!这就是CP破坏.:H4s物理好资源网(原物理ok网)

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