专题选读2：物理学中的对称性和守恒定律
专题选读2：物理学中的对称性和守恒定律
物理学中的对称性和守恒定律 一、 对称性 自然界中充满着对称，如：
物理学中的对称性和守恒定律 一、对称性 自然界中充满着对称，如：
几何对称性： 若能对几何形体施行某种操作使它的位置完全复原， 这形体就具有几何对称性。 物理学中的对称性： 若某事物、某性质、某规律在某种变换之后仍保持不 变，就称为具有对称性，也称为在某种变换下的不变 性或不可区分性、不可认测性
几何对称性： 若能对几何形体施行某种操作使它的位置完全复原， 这形体就具有几何对称性。 物理学中的对称性： 若某事物、某性质、某规律在某种变换之后仍保持不 变，就称为具有对称性，也称为在某种变换下的不变 性或不可区分性、不可认测性
二、物理定律的对称性 物理定律的对称性：物理定律在某种变换下的不变性。 变换包括时间平移、空间平移和转动、空间镜像、惯 性系坐标变换等。 1.物理定律的时间平移不变性一时间均匀性 在同宇宙演化相比短得多的有限时间中，物理定律 在任何时刻都相同。 如：遥远的过去→300年前→2004年→3004年今..… 牛顿定律形式不变：F=md 实验条件和仪器相同→都将得到相同的实验结果。 >对物理定律而言，时间具有均匀性
二、物理定律的对称性 物理定律的对称性：物理定律在某种变换下的不变性。 变换包括时间平移、空间平移和转动、空间镜像、惯 性系坐标变换等。 1. 物理定律的时间平移不变性 —时间均匀性 如：遥远的过去 Æ300年前 Æ2004 年 Æ3004 年 Æ …… 牛顿定律形式不变： amF r r = 实验条件和仪器相同 Æ都将得到相同的实验结果。 ¾ 对物理定律而言，时间具有均匀性。 在同宇宙演化相比短得多的有限时间中，物理定律 在任何时刻都相同
2.物理定律的空间平移不变性 在今日宇宙空间的有限范围中，物理定律在空间任何位 置都相同。 如：不管何地>中国→美国→火星〉…… 牛顿定律形式不变：F=md 实验条件和仪器相同→都将得到相同的实验结果。 >对物理定律而言，空间具有均匀性。 3.物理定律的空间转动不变性 物理定律在空间所有方向上都相同。 >对物理定律而言，空间为各向同性
2. 物理定律的空间平移不变性 如：不管何地Æ中国Æ美国Æ火星Æ … … 牛顿定律形式不变： amF r r = 实验条件和仪器相同Æ都将得到相同的实验结果。 3. 物理定律的空间转动不变性 ¾ 对物理定律而言，空间具有均匀性。 物理定律在空间所有方向上都相同。 在今日宇宙空间的有限范围中，物理定律在空间任何位 置都相同。 ¾ 对物理定律而言，空间为各向同性