物理力学中的对称性

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作用量原理
作用量方法从功能角度去考察和比较客体一切可能的运动(经历),认为客体的实际运动(经历)可以由作用量求极值得出,是其中作用量最小的那一个,并称之为最小作用量原理。

诺特尔定理
作用量的每一种连续对称性都有一个守恒量与之对应

对称和破缺的统一
人体总体对称,但也存在破缺。越低等的生物对称性越高,越高等的生物,躯体分化程度越高(章鱼那个不算),对称性减弱。
生物体只能够产生具有光学活性的手性分子。通过不对称的分子结构能够唯一确定的表示信息。
但是对称性能够维护系统的稳定

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不可观测量         物理定律变换不变性   守恒定律     适用范围
时间绝对值         时间平移        能量       完全
空间绝对位置        空间平移        动量       完全
空间绝对方向        空间旋转        角动量      完全
空间左和右         镜像反映        宇称       弱作用破缺
绝对惯性系         伽利略变换       时空绝对性    v<<c近似成立
              洛仑兹变换       时空四维间隔   完全
                          动量能量四维矢量 完全
带电粒子与中性粒子相对相位 电荷规范变换      电荷       完全
重子与其它粒子相对相位   重子规范变换      重子数      完全
轻子与其它粒子相对相位   轻子规范变换      轻子数      完全
粒子与反粒子        电荷共轭        电荷、宇称    弱作用破缺
时间流动方向        时间反演                 破缺

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能量守恒定律和时间平移对称性
 功 W = F·s (数量积)
 绝对的时间坐标无法观测,不同时刻在物理上等价,物理实验的结果不会阴时而异。
 时间平移对称性也叫做时间的均匀性。
 从时间平移对称性能够导出能量守恒定律。

动能定理 力对空间的累积效应。 W = Int(Fds) = ΔE

动量守恒定律和空间平移对称性
 动量 p = mv (矢量)
 空间所有点彼此等价,没有哪一个位置比其他位置更优越。于是物理实验的进程与地点无关,我们只能观测物体在空间的相对位置,无法观测绝对位置。
 空间平移对称性也叫做空间的均匀性。
 动量守恒定律的普遍性来源于空间平移的对称性。

动量定理 力对时间的累积效应。 I = Int(Fdt) = Δp

角动量守恒定律和空间旋转对称性
 角动量 L = r×p = r×mv (向量积)
 空间所有方向对物理定律等价,没有哪一个方向比其他方向优越。任一试验进程与其空间取向无关,所以空间的绝对方向不可观测。
 空间的旋转对称性也称为空间各向同性。

广义相对原理
 任何参考系都平权。物理规律在一切参考系的数学形式相同。
 惯性系等价 相对静止和匀速运动的参考系等价,在一个惯性系中不能判断它的状态
 非惯性系等价 引力场和惯性力场等价,一个加速运动的参考系无法和处在引力场中的参考系区分
 狭义相对论 惯性系平权,速度的相对性
 广义相对论 参考系平权,加速度相对性

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