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对称性原理在物理学中的重要性

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对称性原理在物理学中的重要性《自然杂志》19 卷 4 期的'探索物理学难题的科学意义'的 97 个悬而未决的难题:23.自然界是否存在七种对称性晶体?77.CP 不守恒难题只能在中性 K 介子衰变中见到吗?78.引起 CP 对称性破坏的力是什么?87.是否存在中性,稳性,质量至少大于 4OGeV 的超对称粒子?美籍华人著名的物理学家、诺贝尔奖金获得者李政道把“一些物理现象理论上对称,但实验结果不对称”、“暗物质问题、暗能量问题”、"类星体的发能远远超过核能,每个类星体的能量竟然是太阳能量的 1015倍"、“夸克禁闭”称为是 21 世纪科技界所面临的四大难题.这些问题都于对称性原理存在着密切的联系.对称美在于:在杂乱中形成规律,在无序中引入秩序.物理学的第三个特点是它的和谐性和统一性.自然界本身就是和谐统一的,自然美反映到物理学理论中,就显示出统一与和谐的物理学美的规范.物理学规律的统一、有序与神秘的和谐、自恰常常使一些物理学家感到狂喜和惊奇.而物理学家们创造出来的系统的思想所表现的统一与和谐之美又使更多的人感到愉快.我们可在门捷列夫的元素周期表中感到这一体系结构的“诗意”.在牛顿对天地间运动规律的统一之中;在焦耳迈尔对热功的统一之中;在法拉第、麦克斯韦对电与磁的统一之中;在 E=MC2所表示的质能统一之中;在广义相对论的引力、空间、物质的统一之中;我们都会感到一种和谐的满足.守恒与对称和统一、和谐的观念紧密相连.守恒和对称会给人一种圆满、完整、均匀的美感.从阿基米德的杠杆原理到开普勒第二定律表现的角动量守恒,以及动量守恒、能量守恒等,都符合守恒的审美标准.在数学中,方程与图形的对称处处可见,这也是数学美的重要标志.中心对称、轴对称、镜像对称等,都是诗人愉悦的形式.笛卡尔建立的解析几何学是在数学方程与几何图形之间建立的一种对称.爱因斯坦于 1905年提出了具有革命性意义的狭义相对论,从其新思想的来源看,不仅是逻辑的,而且具有美学的性质,是一种对称美的追求•电磁场的基本方程一一麦克斯韦方程组就具有一定程度的优美的数学对称性.它确定了电荷、电流、电场、磁场的普遍规律与联系,用完美而对称的数学形式奠定了经典电动力学的基础•对称性原理简单说就是从不同角度看某个事物都是一样的•在所有这样的对称中,最简单的是左右对称•例如:从镜子里看左右颠倒了的脸,它都是一样的•有些事物比人脸有着更大的对称性•立方体从六个相互垂直的不同方向看,或者颠倒它...

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