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文檔簡介
1、對稱性和守恒定律的論文摘要本文簡要介紹了量子系統(tǒng)下的對稱變換代詞及其性質(zhì),詳細分析了對稱變換與守恒量及不可測量量的關系,詳細分析了時空對稱性動量、動量矩、能量守恒,并概述了當前物理學中一些重要的對稱性和守恒定律。牛鼻子字量子系對稱性守恒律一、引言對稱性是自然段中最普遍和最重要的特性。 現(xiàn)代科學表明,自然段的所有重要規(guī)律都與某種對稱性有關,而且所有自然段中的相互作用都具有某種特殊的對稱性所謂的“規(guī)范對稱性”。 事實上,對稱性的研究越來越深入,廣泛應用于物理學的各個分支:量子理論、高能物理、相對論、原子分子物理、結(jié)晶物理、原子核物理、化學(分子軌道理論、配位場理論等)、生物(DNA的構型對稱性等)
2、和工程科學技術什么是對稱性? 根據(jù)英國韋氏國際辭典的定義,“對稱性是界限線或中央平面兩側(cè)的各部分的大小、形狀和相對位置的對應性”。 在此敘述觀察客觀事物的形狀的最直觀的特征而形成的認識,即所謂的幾何對稱性。關于對稱性和守恒律的研究一直是物理學中的重要領域,對稱性和守恒律的本質(zhì)及其關系一直是人們研究的重要內(nèi)容。 在經(jīng)典力學中,牛頓方程式可以在某種條件下導出力學量的守恒定律,粗略地說,守恒定律似乎是運動方程式的結(jié)果,但本質(zhì)上,守恒定律比運動方程式的基本。 因為它表現(xiàn)了自然段的普遍規(guī)律,支配了自然段的所有過程,制約了不同領域的運動方程式。如果運動規(guī)律在某個變換下具有不變性,就必須相應地存在守恒定律。
3、簡單地說,就是說,運動定律是指,運動定律在某個變換下的不變性。 認識對應于物理定律對稱性而存在守恒定律的一些新抽象空間的對稱性及其對應守恒定律,給復雜微觀問題的解決帶來了好處,特別是在當前,基于量化系統(tǒng)的對稱性以群論的方式處理問題是更好的。在物理學中,特別是在理論物理學中,我們所說的對稱性是指由于體系的雷格林模量或哈磨粉機頓量的某種變換而產(chǎn)生的不變性。 這些個變換還可以分為連續(xù)變換、離散變換、到固有殘奧儀表的變換。 各個變換中的不變性對應守恒定律,意味著某種測量是不一盞茶的。 例如,時間平移不變量與能量守恒相對應意味著時間原點是不可觀測的空間平移不變量,而空間絕對定位與動量守恒相對應地是不可觀
4、測的空間旋轉(zhuǎn)不變量,與動量矩存儲相對應地意味著空間的絕對方向是不可觀測的等等。 對稱性和守恒定律在物理學中占有重要地位,尤其是三個普遍的守恒定律動量、能量、動量矩守恒,其重要性是眾所周知的,是廣泛應用于工程科學技術的。 因此,為了深入理解守恒定律的物理本質(zhì),必須探討體系的時空對稱性與守恒定律的關系。本文著重討論了非相對論的情況下量子系統(tǒng)時空對稱性與三個守恒定律的關系,最后,提供了我們常見的對稱變換和守恒定律的簡單介紹。二、對稱變換及其性質(zhì)一個力學系統(tǒng)的對稱性是其運動規(guī)律的不變性,在經(jīng)典力學中,由于運動規(guī)律是由拉格朗日量決定的,時空對稱性表現(xiàn)為拉格朗日量在時空變換中的不變性。 在量子力學中,運動
5、規(guī)則是薛定諤方程,由系統(tǒng)的哈磨粉機頓算子決定,因此,量子力學類的對稱性表現(xiàn)為哈磨粉機頓算子嗎? 中所述情節(jié),對概念設計中的量體執(zhí)行面積分析。對稱變換是原樣保持體系的哈頓算子的變換,在變換s (例如空間位移、空間旋轉(zhuǎn)等)中,體系的任何狀態(tài)為(s )。三、對稱變換與守恒量的關系經(jīng)典力學中的守恒量是運動中不隨時間變化的量,考慮到轉(zhuǎn)移到從此往后量子力學,如果是hermie算子,表示某力學量,如果不是hermie算子,則不表示力學量,但是對于連續(xù)變換,力學量保存很容易找到。是定徑套嗎? 因為是連續(xù)變換,可以寫嗎?=1 IF、為無限小殘奧計,0時為恒等變換。 因為除了時間反轉(zhuǎn),時空對稱變換都被認為是正變換
6、在(8)式中忽略的高次少量,從上式看也就是說,f叫做阿米運算符,f叫做變換運算符嗎? 的生成源。 從這件事可以看出,是真的嗎? 不是阿米運算符時? 對應于某力學量f。 再次得到依據(jù)由此可知,(10)f是系統(tǒng)的守恒量。根據(jù)以上討論,量子系統(tǒng)的對稱性對應于力學量的守恒,下面具體討論的是時空對稱性和動量、能量、動量矩守恒.1 .空間平移不變性(空間均勻性)和動量守恒。空間平移不變性是指當整個系統(tǒng)移動r時,系統(tǒng)的哈磨粉機頓算子不變,而當沒有外場時,系統(tǒng)具有空間平移不變性。如果將系統(tǒng)的坐標從r移動到,波函數(shù)(r )會轉(zhuǎn)換成嗎? 什么? (r )2 .空間旋轉(zhuǎn)不變性(空間各向同性)和動量矩守恒空間旋轉(zhuǎn)不變
7、性是指系統(tǒng)整體繞任意的軸n旋轉(zhuǎn)時,系統(tǒng)的哈磨粉機頓算子不變化。 當系統(tǒng)處于中心對稱場或無外場時,系統(tǒng)具有空間旋轉(zhuǎn)不變性。3 .時間位移不變性和能量守恒時間位移不變性是指系統(tǒng)進行時間位移時哈磨粉機頓算子不變化。 當系統(tǒng)不在外場或沒有外場時,無論時間如何(),系統(tǒng)的哈磨粉機頓算子具有時間位移不變性。與空間移動討論相似。 時間移動運算符? 什么?t? 波函數(shù)的作用是將系統(tǒng)從狀態(tài)變?yōu)闀r間過渡態(tài)同樣,在t的區(qū)域中將(27 )式的右端展開為泰勒級數(shù)四、結(jié)語以上討論表明,三個守恒定律都是由于系統(tǒng)的時空對稱性,這說明物質(zhì)運動與時間空間的對稱性密切相關,而且,這些個三個守恒定律的建立,是后來為識別普遍運動規(guī)律提
8、供了線索和啟示, 加上對稱性和守恒定律的認識或雷格林朱或哈磨粉機頓的變換不變性對守恒定律和大的測量,這一結(jié)論在我們的物理研究中具有極其重要的意義,特別是在粒子物理學和物理學中,重子數(shù)守恒、輕子數(shù)守恒和同旋守恒等固有殘奧參數(shù)的守恒在我們的研究中起著重要的作用_ _1本書.附加相互作用的規(guī)范理論、科學出版社、xx。2張瑞明、鐘志成.應用群倫導航.華中理工高等院校出版社,xx。物理學中的群倫基礎.科學出版社,1982。w .區(qū)萊納,b .繆勒.量子力學:對稱性.北京牌高等院校出版社,xx5祖榮核物理中的群論方法.核電源出版社,1993年卓崇培,劉文杰.時空對稱性和守恒定律.人民出版社,1982曾經(jīng)說過,錢伯初.量子力學主
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