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对称性是20世纪物理学,现代物理学的两大支柱

  • 物理
  • 2024-10-27

对称性是20世纪物理学?对称性在20世纪物理学里很重要,特别是的相对论在时空对称方面取得的巨大成就,还有量子力学里对对称性的极度重视,使得那时候人们对对称性的信仰和依赖丝毫不比20世纪之前人们对绝对时空观的依赖弱。宇称不守恒的发现震碎了人们对上帝绝对对称的信念,迫使人们重新思考对称的问题,那么,对称性是20世纪物理学?一起来了解一下吧。

20世纪三大物理学发现

宇称不守恒有囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本实际意义。

宇称不守恒(即便只是在弱相互作用下)并不是一个局部性的理论发展,它影响了整个物理学界的方方面面。

对称性在20世纪物理学里很重要,特别是的相对论在时空对称方面取得的巨大成就,还有量子力学里对对称性的极度重视,使得那时候人们对对称性的信仰和依赖丝毫不比20世纪之前人们对绝对时空观的依赖弱。

宇称不守恒的发现震碎了人们对上帝绝对对称的信念,迫使人们重新思考对称的问题,这一转向导致了后来许多深刻的发现。 人们慢慢发现,上帝虽然喜欢对称,但是并不喜欢绝对对称,因为绝对对称必然导致大家都一样。

现代物理学的两大支柱

12岁的"少年狂":我将来要拿诺贝尔奖

杨振宁在7岁的时候来到清华园,在这里一共住了8年。当时的附小叫成志小学,里面有两个"大头",一个是杨振宁杨大头,一个是俞平伯的儿子俞大头。

杨振宁小时候,至少不是一个最守规矩的孩子。据他自己说,清华的每一棵树他都爬过。

中学是在绒线胡同上的,就是现在的北京市第31中。那个学校当时只有不到300个学生。这时候,当北大数学教授的父亲杨武之已经知道儿子学数学的能力很强。他当时如果教儿子解析几何和微积分,儿子一定学得很快,会使他十分高兴。可是他没有这样做,而是在初一与初二之间的那个暑假,请雷海宗教授介绍一位历史系的学生教杨振宁学《孟子》。所以在中学时代杨振宁就可以背诵《孟子》全文。

杨武之喜欢围棋和京剧,但并不去培养儿子这些方面的兴趣,下棋可以让儿子17颗子,唱也只教他唱一些民国初年的歌曲如"上下数千年,一脉延","中国男儿,中国男儿……"等。

对于父亲书架上的许多英文和德文数学书籍,杨振宁常常翻看。因为外文基础不够,所以看不懂细节,每次去问,杨武之总是说:"慢慢来,不要着急。"

上课念书的时候,杨振宁喜欢东翻西看,一次看了艾迪顿写的《神秘的宇宙》,那里面讲的是20世纪到那个时候为止,所发现的一些新的物理学的一些现象与理论。

基于对称性的现代物理学

20世纪的科学是在19世纪的重大理论成果如热力学与电磁学理论、化学原子论、生物进化论与细胞学说等基础上发展起来的。19世纪的三大发现(X射线、放射性、电子)导致了20世纪前30年的物理学革命,诞生了相对论和量子力学,成为20世纪科学发展的先导和基础。1、相对论1905年,20世纪最伟大的科学天才爱因斯坦在他26岁时创立了狭义相对论,提出了不同于经典物理学的崭新的时空观和质(m)能(E)相当关系式E=mc2(此处光速C=3×108米/秒),在理论上为原子能的应用开辟了道路。关于E=mc2,即物体贮藏的能量等于该物体的质量乘以光速的平方,这个数量大到令人难以想象的程度。我们不妨打个比方说,1克物质全部转化成的能量,相当于常规状态下燃烧36000吨煤所释放的全部热能;或者说,1克质量相当于2500万度的电能。1915年,爱因斯坦又创立了广义相对论,深刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系——空间和时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的。它成为了现代物理学的基础理论之一。从1923年开始,爱因斯坦用他的后半生致力于统一场论的探索,企图建立一个既包括引力场又包括电磁场的统一场理论,虽然他没有取得成功,但是杨振宁和米尔斯于50年代创立了“杨—米尔斯场方程”,发展了所谓“规范场”的理论,使爱因斯坦梦寐以求的统一场论可望在规范场的基础上得以实现。

20世纪物理学

诺特定理,这一科学上的瑰宝,是由德国杰出的女数学家艾米·诺特在1918年揭示的。她的发现,是关于物理定律中的一个深刻联系:对称性的存在与物理量的守恒定律之间存在着直接的对应关系。这一理论被称为"诺特定理",其表述为:"对于每一个由局部作用生成的不同可微对称性,都会对应一个守恒流"。

诺特定理的发现源于一个时代的科学探索背景,它将复杂的科学原理以一种直观而易于理解的方式呈现出来。让我们通过一个日常生活的例子来感受它的魅力:想象你在镜前,当你举起右手,镜子里的影像则举起左手,这种看似悖论的现象在物理学中却有着实际的对应。在微观粒子世界中,这种镜像对称性的破裂是20世纪物理学研究的焦点问题。

这个关于对称性的问题,尽管乍看之下简单,但实则包含了深奥的物理学原理。它挑战了我们对世界的认知,推动了科学的进步。诺特定理不仅揭示了自然法则的内在逻辑,还为我们理解物理世界的对称性破缺提供了关键线索。它如同一面镜子,映照出物理世界的秘密对称性与守恒法则的和谐共存。

扩展资料

诺特定理是理论物理的中心结果之一,它表达了连续对称性和守恒定律的一一对应。诺特定理对于所有基于作用量原理的物理定律是成立。

物理学中的对称性是指

对称性是物理学中含义最深刻的概念之一。

所谓对称性是指在进行某种操作后的不变性。

比如镜面对称性(手性),是指经过空间反转操作不变,直观来讲就是镜子中的你除了左右不同之外完全相同。

一般每一种对称性都对应着一个守恒量:

比如,空间平移不变性对应动量守恒;时间平移不变性对应能量守恒;空间转动不变性对应角动量守恒。等等。

研究对称性(不变性)的数学理论是几何,比如初等几何中的图形、体都是空间平移转动、反转不发生变化的。因此比较优美的理论都是用几何理论(如群论)来描述物理规律,例如爱因斯坦的相对论(用非欧几何来描述引力相互作用)等等。

对称性是人们在观察和认识自然的过程中产生的一种观念。对称性可以理解为一个运动,这个运动保持一个图案或一个物体的形状在外表上不发生变化。在自然界千变万化的运动演化过程中,运动的多样性显现出了各式各样的对称性。在物理学中存在着两类不同性质的对称性:一类是某个系统或某件具体事物的对称性,另一类是物理规律的对称性。物理规律的对称性是指经过一定的操作后,物理规律的形式保持不变。因此,物理规律的对称性又称为不变性。

对称性是现代物理学中的一个核心概念,它泛指规范对称性 , 或局域对称性和整体对称性。

以上就是对称性是20世纪物理学的全部内容,宇称不守恒的意思:宇称不守恒并不是一个局部性的理论发展,它影响了整个物理学界的方方面面,是囊括了分子、原子和基本粒子物理的一个基本,所以对称性在20世纪物理学里很重要。2、什么是宇称不守恒 宇称不守恒定律是指在弱相互作用中,互为镜像的两个物质的运动不对称。

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