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诺特对称守恒原理

发表时间：2024-07-28 04:44:47 来源：网友投稿

物理定律的对称性也意味着物理定律在各种变换条件下的不变性。由物理定律的不变性，我们可以得到一种不变的物理量，叫守恒量，或叫不变量。比如空间旋转对称，它的角动量必定是守恒的；空间平移对称对应于动量守恒，电荷共轭对称对应于电量守恒，如此等等。

诺特定理告诉我们，一个没有对称性的世界，物理定律也变动不定。所以物理学家们已经形成一种思维定式：只要发现了一种新的对称性，就要去寻找相应的守恒定律；反之，只要发现了一条守恒定律，也总要把相应的对称性找出来。

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。

以对称概念为基础的关于基本力的统一理论的一种处理方法。粒子世界的所有成功模型都是依据规范理论。

规范理论的名称，根源于这些模型中的测量起始点可以“重新规范”。例如如果把一个球放在楼梯的一个梯级上，然后让它落到下一个梯级，球储存的引力能便减少一个确定数量。能量改变仅与两梯级的高度差有关。你可以从楼梯底部开始测量每个梯级的高度，也可以把要测量的高度重新规范成从地球中心或任何其它地方算起的距离，这对计算结果没有任何影响。这叫做规范对称性。

完全等效的规范对称性可应用到电磁相互作用，诸如在电磁场中驱动一个电子。结果表明只有当光子质量等于零时，这些现象的数学表述才是规范对称性的。这与物理学家有关光子的已有知识相符。其它形式粒子相互作用的相应表述比较复杂，但规范理论的重大成功之一是预言存在光子三种对应物（叫W+、W-、和Z0玻色子），它们后来都在试验中发现了。

规范理论在描述宇宙膨胀最早期阶段的暴涨理论中起着重要作用。根据暴涨理论，初始膨胀的推动力来源于初始规范对称性的一次与基本相互作用有关的破缺。

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