物理上的「對稱性」在量子力學裡怎麼體現?

費曼學習法


量子力學裡對稱性可以分為五類。

第一類是時空連續對稱性,經典力學裡就是諾特定理,包括空間平移對稱性導致動量守恆,時間平移對稱性導致能量守恆,空間轉動對稱性導致角動量守恆。在量子力學中,諾特定理可以通過路徑積分得到,因此量子力學也繼承了這些對稱性。

第二類是分立對稱性,包括物理系統的空間反演不變(宇稱守恆,簡稱P),時間反演不變(簡稱T),荷反演不變(即物質變成反物質,簡稱C)。四種基本相互作用裡,引力,電磁力,強力都同時符合這三種對稱性,只有弱相互作用違反了P(就是楊振寧和李政道的發現),也同時違反了T和C,但是必須符合CPT聯合起來的對稱性。

第三類是量子(基本粒子)的規範對稱性,這個決定了基本相互作用的形式,即電磁力符合U(1)對稱性,強力符合SU(3)對稱性,弱力符合破缺後的SU(2)對稱性(即電弱統一理論符合破缺前的SU(2)對稱性)。

第四類是量子統計對稱性,這個由粒子本身的自旋決定的。整數自旋的粒子(0,1,2)統計對稱性稱為對稱的,即每種量子態可以有無限個粒子,粒子之間可以相互替換,這種粒子稱為玻色子。半整數自旋的粒子(1/2,3/2)統計對稱性稱為反對稱的,即每種量子態只能有一個粒子,粒子之間不可以相互替換,這種粒子稱為費米子。

第五類對稱性是超對稱性,它是玻色子和費米子之間的對稱性,也是一個系統在同時符合規範對稱性和龐加萊對稱性(狹義相對論要求的對稱性)時,唯一可以增加的額對稱性。超對稱預言了每一種玻色子都有費米子超夥伴,反之亦然。目前還未被實驗證實,一旦證實,會解決粒子物理裡面幾個重要的問題,包括暗物質是什麼等。


九維空間


物理上的《對稱性》在量子力學中,並不適用。

著名物理學家李政道(華裔)在研究微觀粒子的弱相互作用中,有重大發現,被稱之為《宇稱不守恆》。由此李政道榮獲了諾貝爾物理大獎。

舉例(1)關於平面鏡成像規律,物理學上講的是《對稱性》,即物和像大小相等,物像相反,完全以鏡面為對稱。如果根據《宇稱不守恆》來分析,就是物和像略有差異,即是說《物和像》並非《完完全全》的對稱。

舉例(2),關於《量子糾纏》,如果用《對稱性》解釋,只能是一對一的糾纏。但目前中科大由潘建偉院士率領的研究組,己經成功實現了《十個量子糾纏》,充分說明物理學中的《對稱性》在量子力學中不適用。

歡迎專業人員批評指正。




匯燕1


原創思想,對稱是物理精英們為自己挖的一個大坑,始作俑者是愛因斯坦,根據E=MC2,宇宙起源於一次無中生有的能量大爆炸,物質尚未誕生前,顯然宇宙是一個能量球,在三維空間中是對稱的,但物質誕生後有了質量,宇宙又變得不對稱了,於是物理精英們又臆造了一個`對稱破缺’的詞來加以搪塞。殊不知,這可是一個宇宙級別的大笑話,與宇宙的實在背道而馳。本民科對宇宙的定義是,宇宙是質量,能量和空間組成的不可分割的三位一體。物質尚未誕生之前,宇宙是質量和能量的終極對立統一,絕非對稱,而是反對稱!反對稱!反對稱!重要的事情說三遍!物理精英們應該放下錯誤的觀點,回頭是岸了。否則你們永遠到達不了絕對真理的彼岸。


孤猴78345271


物理學上的“對稱性”在量子力學裡首先體現在經典力學的研究上,當兩個量子關於某一直線或某個中心點對稱的時候,此時對稱守恆定律就如影隨形地出現,當三個量子關於某一直線或某個中心點的圓周運動出現空間宇稱時,我們可以用三角函數對量子受力進行求和,當量子每一時刻的受力之和都為零時,此時的所有量子受力符合簡易規範場理論,當數量很多的量子符合以上原則,例如曼哈頓球形結構,這就符合廣義規範場的理論了。

當很多量子參與原子的結構無嚴格規範的旋渦運動時,這時表現為引力坍縮,李政道、楊振寧教授就是由於提出《宇稱不守恆》而獲得諾貝爾獎的。

總之,完全的對稱性在光量子的運動結構上是成立的,但在普通量子力學中是不成立的。


微基因衍光子


物理上的比如孩子們吹出的圓泡泡,數學上的正負數,生物上的左右手、左右眼、左右腿、左右翅膀和人為畫出的對稱圖形和製造出的汽車飛機輪船等都是物質狀態的對稱性,所以它是客觀存在的。

量子力學中是體現出的物質本質的對稱性,例如正負電子、正負量子、明暗物質、正反平行宇宙等。這都是用主觀人為的思維方式對物質本質勾畫出的一幅幅幻想的對稱性圖景。所以它是虛的,所以它必然要在深遠和高大上做文章,用以掩蓋成功機率為零的現實。


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