自然界中存在多種守恒定律動量守恒定律能量守恒定律角動量守恒定律電荷守恒定律質量守恒定律宇稱守恒定律等,2對稱性與守恒定律物理學家夢想對自然作統(tǒng)一的描述對稱性以它強大的力量把物理學中那些看上去毫不相關的方面連接起來點評,3雪花六角形花樣場離子顯微鏡下的針尖圖形一.自然界中的種種對稱性,4,5,6,7Xx1-x1x2-x2x3-x3鏡面,8二.物理定理的對稱性經(jīng)過一定的操作后，物理定律的形式保持不變，稱作物理定律的對稱性。又叫不變性。例1物理定理空間平移的不變性—在某處作一實驗，然后將實驗設備（連同影響實驗的一切外部因素）平移到空間的另一地方，如果初始條件相同，實驗將以完全相同的方式進行，此稱為物理定律空間平移的對稱性守恒定律與宇宙中某種對稱性相聯(lián)系對稱性是統(tǒng)治物理規(guī)律的規(guī)律,9NSNS它說明空間各處對物理定律是一樣的，稱為空間的均勻性NSNSII,10例2物理定理空間轉動的對稱性--在某處作一實驗，然后將實驗設備（連同影響實驗的一切外部因素）在空間轉過一個角度，則在初始條件相同的條件下，實驗將以完全相同的方式進行，這說明物理定律沒有因轉動而發(fā)生變化。這就是物理學定律對空間轉動的對稱性。---空間的各向同性NSNSI+-INS,11三.對稱性與守恒定律物理規(guī)律的某一種對稱性（不變性)通常都屬于一種守恒定律由分析力學、量子力學嚴格證明：空間平移不變性對應動量守恒定律空間轉動不變性對應角動量守恒定律時間平移不變性對應能量守恒定律等等（趙凱華新概念力學中有普物推導）諾特爾(E.Nöther)定律,12四.對稱性原理原因中的對稱性必然反映在結果中結果中的對稱性至少和原因中的對稱性一樣多結果中的不對稱性必然出自原因中的不對稱性原因中的不對稱性至少和結果中的不對稱性一樣多對稱性原理是凌駕于物理規(guī)律之上的自然界的一條基本規(guī)律,13例：均勻帶電球面電場的分布原因---球對稱性結果---至少具有球對稱性徑向EEr,14五.物理規(guī)律的對稱性在物理學中的重要性1.對稱性對應著守恒定律若數(shù)學上提供一種數(shù)學變換（對稱)物理上應去尋找相應的守恒定律2.對稱性提供更深層次的認識以普遍的對稱性為指引去探索和解決未知的物理世界實現(xiàn)理論大統(tǒng)一或有新的發(fā)現(xiàn),15例：正電子的預言狄拉克從他的Dirac方程是對稱的預言了正電子的存在所以一種對稱性的發(fā)現(xiàn)比一種特定的現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)意義還大對反粒子反物質的探索與外星人握手要小心噢！可怕的對稱性科學家談物理叢書值得一讀,16根據(jù)對稱，物理學的各個分支逐漸走向統(tǒng)一萬有引力天上的地上的聲學熱學光學電學磁學力學19世紀末愛因斯坦想把萬有引力和電磁學統(tǒng)一起來的嘗試由于當時不知道還有強作用和弱作用夭折了,17萬有引力天上的地上的聲學熱學光學電學磁學力學放射性弱核動力強20世紀向大統(tǒng)一的行進超弦是最后嗎？2004年諾貝爾物理學獎,18六.自然界中的種種不對稱性有些還是個謎不斷去探索但可利用,191.動植物蛋白質的分子的不對稱性蛋白質是生命的基本物質，它是由多種氨基酸組成，每種氨基酸都有兩種互為鏡象的異構體。丙氨酸的兩種異構體NHCOa、左型（L）NHCOb、右型（D）用人工合成的方法，總是得到左型和右型各占一半，如用人工合成的蔗糖也是由左、右兩型的分子組成。,20如用人工合成的蔗糖也是由左、右兩型的分子組成。但用種的甘蔗榨出來的蔗糖分子則只有左型的。現(xiàn)代生化實驗確認：生物體內(nèi)蛋白質幾乎都是由左型蛋白質組成，對高等的生物尤其如此。有人做過如下實驗：將人工合成的糖液(含等量左右型糖分子）作細菌培養(yǎng)為什么只剩下右型的？原來為了自己的生命，動植物只吃與自己對路的左型蛋白。人工合成的糖液,21有意思的是：左型蛋白質的動物只能吃左型蛋白質的植物。利用這一點，人們通過生物技術培育出一種右型蛋白質的棉花，棉花害蟲是左型的，吃了右型蛋白質的棉花就自然死掉。因此不用打農(nóng)藥，棉花仍長得很好。右型棉花如果由于某種原因產(chǎn)生了一只右型貓，它和左型貓一樣活動，但由于現(xiàn)實世界中沒有右型食物，而很快餓死，腐化后回歸自然?；癁闊o機物。自然界生物在分子水平上的不對稱性的存在，至今是個謎。,222.宇稱守恒與不守恒凡在現(xiàn)實世界中的一種運動（或過程）只要它的鏡像（空間反演）中的運動可以實現(xiàn)，那么這種運動就稱為是宇稱守恒的?；蛘哒f對應空間反演的守恒量是“宇稱”。（“P宇稱”）前面我們介紹過微觀粒子的幾率密度是左右對稱的鏡面,23對稱性是物理規(guī)律的整體特性，通過諾特爾定理。我們可以尋找各種守恒量及粒子之間的各種相互作用。而對稱性自發(fā)破缺的起源和機制，屬于目前理論物理最前沿的疑難問題。被稱為二十一世紀的烏云之一。,24總結一下：概念上的提高方法上的提高體會一下：大學物理的味道調整一下心態(tài)：大學物理課是必要的也是重要的知道總比不知道好聽一點總比孤陋寡聞好今天的文化人和上個世紀的文化人的知識結構已全然不同愛因斯坦又是一個令人興奮的人物