物理上的“对称性”在量子力学里怎么体现?

费曼学习法


量子力学里对称性可以分为五类。

第一类是时空连续对称性,经典力学里就是诺特定理,包括空间平移对称性导致动量守恒,时间平移对称性导致能量守恒,空间转动对称性导致角动量守恒。在量子力学中,诺特定理可以通过路径积分得到,因此量子力学也继承了这些对称性。

第二类是分立对称性,包括物理系统的空间反演不变(宇称守恒,简称P),时间反演不变(简称T),荷反演不变(即物质变成反物质,简称C)。四种基本相互作用里,引力,电磁力,强力都同时符合这三种对称性,只有弱相互作用违反了P(就是杨振宁和李政道的发现),也同时违反了T和C,但是必须符合CPT联合起来的对称性。

第三类是量子(基本粒子)的规范对称性,这个决定了基本相互作用的形式,即电磁力符合U(1)对称性,强力符合SU(3)对称性,弱力符合破缺后的SU(2)对称性(即电弱统一理论符合破缺前的SU(2)对称性)。

第四类是量子统计对称性,这个由粒子本身的自旋决定的。整数自旋的粒子(0,1,2)统计对称性称为对称的,即每种量子态可以有无限个粒子,粒子之间可以相互替换,这种粒子称为玻色子。半整数自旋的粒子(1/2,3/2)统计对称性称为反对称的,即每种量子态只能有一个粒子,粒子之间不可以相互替换,这种粒子称为费米子。

第五类对称性是超对称性,它是玻色子和费米子之间的对称性,也是一个系统在同时符合规范对称性和庞加莱对称性(狭义相对论要求的对称性)时,唯一可以增加的额对称性。超对称预言了每一种玻色子都有费米子超伙伴,反之亦然。目前还未被实验证实,一旦证实,会解决粒子物理里面几个重要的问题,包括暗物质是什么等。


九维空间


物理上的《对称性》在量子力学中,並不适用。

著名物理学家李政道(华裔)在研究微观粒子的弱相互作用中,有重大发現,被称之为《宇称不守恒》。由此李政道荣获了诺貝尔物理大奖。

举例(1)关于平面镜成像規律,物理学上讲的是《对称性》,即物和像大小相等,物像相反,完全以镜面为对称。如果根据《宇称不守恒》来分析,就是物和像略有差异,即是说《物和像》並非《完完全全》的对称。

举例(2),关于《量子纠缠》,如果用《对称性》解释,只能是一对一的纠缠。但目前中科大由潘建伟院士率领的研究组,己经成功实現了《十个量子纠缠》,充分说明物理学中的《对称性》在量子力学中不适用。

欢迎专业人员批评指正。




汇燕1


原创思想,对称是物理精英们为自己挖的一个大坑,始作俑者是爱因斯坦,根据E=MC2,宇宙起源于一次无中生有的能量大爆炸,物质尚未诞生前,显然宇宙是一个能量球,在三维空间中是对称的,但物质诞生后有了质量,宇宙又变得不对称了,于是物理精英们又臆造了一个`对称破缺’的词来加以搪塞。殊不知,这可是一个宇宙级别的大笑话,与宇宙的实在背道而驰。本民科对宇宙的定义是,宇宙是质量,能量和空间组成的不可分割的三位一体。物质尚未诞生之前,宇宙是质量和能量的终极对立统一,绝非对称,而是反对称!反对称!反对称!重要的事情说三遍!物理精英们应该放下错误的观点,回头是岸了。否则你们永远到达不了绝对真理的彼岸。


孤猴78345271


物理学上的“对称性”在量子力学里首先体现在经典力学的研究上,当两个量子关于某一直线或某个中心点对称的时候,此时对称守恒定律就如影随形地出现,当三个量子关于某一直线或某个中心点的圆周运动出现空间宇称时,我们可以用三角函数对量子受力进行求和,当量子每一时刻的受力之和都为零时,此时的所有量子受力符合简易规范场理论,当数量很多的量子符合以上原则,例如曼哈顿球形结构,这就符合广义规范场的理论了。

当很多量子参与原子的结构无严格规范的旋涡运动时,这时表现为引力坍缩,李政道、杨振宁教授就是由于提出《宇称不守恒》而获得诺贝尔奖的。

总之,完全的对称性在光量子的运动结构上是成立的,但在普通量子力学中是不成立的。


微基因衍光子


物理上的比如孩子们吹出的圆泡泡,数学上的正负数,生物上的左右手、左右眼、左右腿、左右翅膀和人为画出的对称图形和制造出的汽车飞机轮船等都是物质状态的对称性,所以它是客观存在的。

量子力学中是体现出的物质本质的对称性,例如正负电子、正负量子、明暗物质、正反平行宇宙等。这都是用主观人为的思维方式对物质本质勾画出的一幅幅幻想的对称性图景。所以它是虚的,所以它必然要在深远和高大上做文章,用以掩盖成功机率为零的现实。


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