今天讲按时间顺序排列十二大物理学公式之五,诺特定律。
历史上最伟大的女性学者,德国女性数学家,诺特(Emily Noether)提出的诺特定律,其实都没有一个正经的公式,总结起来就是一句话,对称即守恒,守恒即对称。
![十二大物理学公式(5)诺特定律](http://p2.ttnews.xyz/loading.gif)
诺特
守恒我们是比较熟悉的,比方有能量守恒,动量守恒,角动量守恒,电荷守恒,宇称守恒等等。
对称性也比较好理解,比方一个圆,绕着它的圆心,不管转多少角度,都跟原来一样,这叫旋转对称性。
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所谓对称,就是你对一个物体进行一个操作,操作完了以后,这个物体还是不变的,我们就说这个物体具有这种操作之下的对称性,变化中不变的就是对称性。
诺特定律说的是,这些守恒律的背后,本质上都是因为一种对称性。
比方说能量守恒,对应的其实是时间平移对称性。就是说300年前的物理定律,跟现在的物理定律是一样的,那么就满足能量守恒。
能量守恒
动量守恒对应的是空间平移对称性。上海的物理定律和巴黎的物理定律是一样的,就对应了动量守恒。
动量守恒
宇称守恒对应的是镜像对称性。镜子里的物理规律,跟镜子外的物理定律一样,就是宇称守恒的本质。
宇称守恒
这些都是空间尺度上的对称性,还有空间以为的对称性。比如电荷守恒,对应的是一种叫做U(1)对称性的规范对称性,至于什么是规范对称性,我会在杨·米尔斯理论里详细讲述。
总而言之,诺特定理,大道至简。连个公式都没有,只是深刻地揭示了守恒量和对称性的密切关系,它们的关系是等价的,这个理论是场论,量子场论,粒子物理甚至之后所有理论的基础中的基础,这影响力可比我下次要讲的那个公式大多了。
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