自然界中存在多種守恒定律動(dòng)量守恒定律能量守恒定律角動(dòng)量守恒定律電荷守恒定律質(zhì)量守恒定律宇稱(chēng)守恒定律等,2對(duì)稱(chēng)性與守恒定律物理學(xué)家夢(mèng)想對(duì)自然作統(tǒng)一的描述對(duì)稱(chēng)性以它強(qiáng)大的力量把物理學(xué)中那些看上去毫不相關(guān)的方面連接起來(lái)點(diǎn)評(píng),3雪花六角形花樣場(chǎng)離子顯微鏡下的針尖圖形一.自然界中的種種對(duì)稱(chēng)性,4,5,6,7Xx1-x1x2-x2x3-x3鏡面,8二.物理定理的對(duì)稱(chēng)性經(jīng)過(guò)一定的操作后，物理定律的形式保持不變，稱(chēng)作物理定律的對(duì)稱(chēng)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(shí)驗(yàn)，然后將實(shí)驗(yàn)設(shè)備（連同影響實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)將以完全相同的方式進(jìn)行，此稱(chēng)為物理定律空間平移的對(duì)稱(chēng)性守恒定律與宇宙中某種對(duì)稱(chēng)性相聯(lián)系對(duì)稱(chēng)性是統(tǒng)治物理規(guī)律的規(guī)律,9NSNS它說(shuō)明空間各處對(duì)物理定律是一樣的，稱(chēng)為空間的均勻性NSNSII,10例2物理定理空間轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性--在某處作一實(shí)驗(yàn)，然后將實(shí)驗(yàn)設(shè)備（連同影響實(shí)驗(yàn)的一切外部因素）在空間轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，則在初始條件相同的條件下，實(shí)驗(yàn)將以完全相同的方式進(jìn)行，這說(shuō)明物理定律沒(méi)有因轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生變化。這就是物理學(xué)定律對(duì)空間轉(zhuǎn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性。---空間的各向同性NSNSI+-INS,11三.對(duì)稱(chēng)性與守恒定律物理規(guī)律的某一種對(duì)稱(chēng)性（不變性)通常都屬于一種守恒定律由分析力學(xué)、量子力學(xué)嚴(yán)格證明：空間平移不變性對(duì)應(yīng)動(dòng)量守恒定律空間轉(zhuǎn)動(dòng)不變性對(duì)應(yīng)角動(dòng)量守恒定律時(shí)間平移不變性對(duì)應(yīng)能量守恒定律等等（趙凱華新概念力學(xué)中有普物推導(dǎo)）諾特爾(E.Nöther)定律,12四.對(duì)稱(chēng)性原理原因中的對(duì)稱(chēng)性必然反映在結(jié)果中結(jié)果中的對(duì)稱(chēng)性至少和原因中的對(duì)稱(chēng)性一樣多結(jié)果中的不對(duì)稱(chēng)性必然出自原因中的不對(duì)稱(chēng)性原因中的不對(duì)稱(chēng)性至少和結(jié)果中的不對(duì)稱(chēng)性一樣多對(duì)稱(chēng)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(chǎng)的分布原因---球?qū)ΨQ(chēng)性結(jié)果---至少具有球?qū)ΨQ(chēng)性徑向EEr,14五.物理規(guī)律的對(duì)稱(chēng)性在物理學(xué)中的重要性1.對(duì)稱(chēng)性對(duì)應(yīng)著守恒定律若數(shù)學(xué)上提供一種數(shù)學(xué)變換（對(duì)稱(chēng))物理上應(yīng)去尋找相應(yīng)的守恒定律2.對(duì)稱(chēng)性提供更深層次的認(rèn)識(shí)以普遍的對(duì)稱(chēng)性為指引去探索和解決未知的物理世界實(shí)現(xiàn)理論大統(tǒng)一或有新的發(fā)現(xiàn),15例：正電子的預(yù)言狄拉克從他的Dirac方程是對(duì)稱(chēng)的預(yù)言了正電子的存在所以一種對(duì)稱(chēng)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(duì)反粒子反物質(zhì)的探索與外星人握手要小心噢！可怕的對(duì)稱(chēng)性科學(xué)家談物理叢書(shū)值得一讀,16根據(jù)對(duì)稱(chēng)，物理學(xué)的各個(gè)分支逐漸走向統(tǒng)一萬(wàn)有引力天上的地上的聲學(xué)熱學(xué)光學(xué)電學(xué)磁學(xué)力學(xué)19世紀(jì)末愛(ài)因斯坦想把萬(wàn)有引力和電磁學(xué)統(tǒng)一起來(lái)的嘗試由于當(dāng)時(shí)不知道還有強(qiáng)作用和弱作用夭折了,17萬(wàn)有引力天上的地上的聲學(xué)熱學(xué)光學(xué)電學(xué)磁學(xué)力學(xué)放射性弱核動(dòng)力強(qiáng)20世紀(jì)向大統(tǒng)一的行進(jìn)超弦是最后嗎？2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),18六.自然界中的種種不對(duì)稱(chēng)性有些還是個(gè)謎不斷去探索但可利用,191.動(dòng)植物蛋白質(zhì)的分子的不對(duì)稱(chēng)性蛋白質(zhì)是生命的基本物質(zhì)，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(gòu)體。丙氨酸的兩種異構(gòu)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(lái)的蔗糖分子則只有左型的?，F(xiàn)代生化實(shí)驗(yàn)確認(rèn)：生物體內(nèi)蛋白質(zhì)幾乎都是由左型蛋白質(zhì)組成，對(duì)高等的生物尤其如此。有人做過(guò)如下實(shí)驗(yàn)：將人工合成的糖液(含等量左右型糖分子）作細(xì)菌培養(yǎng)為什么只剩下右型的？原來(lái)為了自己的生命，動(dòng)植物只吃與自己對(duì)路的左型蛋白。人工合成的糖液,21有意思的是：左型蛋白質(zhì)的動(dòng)物只能吃左型蛋白質(zhì)的植物。利用這一點(diǎn)，人們通過(guò)生物技術(shù)培育出一種右型蛋白質(zhì)的棉花，棉花害蟲(chóng)是左型的，吃了右型蛋白質(zhì)的棉花就自然死掉。因此不用打農(nóng)藥，棉花仍長(zhǎng)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(dòng)，但由于現(xiàn)實(shí)世界中沒(méi)有右型食物，而很快餓死，腐化后回歸自然?；癁闊o(wú)機(jī)物。自然界生物在分子水平上的不對(duì)稱(chēng)性的存在，至今是個(gè)謎。,222.宇稱(chēng)守恒與不守恒凡在現(xiàn)實(shí)世界中的一種運(yùn)動(dòng)（或過(guò)程）只要它的鏡像（空間反演）中的運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)，那么這種運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為是宇稱(chēng)守恒的。或者說(shuō)對(duì)應(yīng)空間反演的守恒量是“宇稱(chēng)”。（“P宇稱(chēng)”）前面我們介紹過(guò)微觀(guān)粒子的幾率密度是左右對(duì)稱(chēng)的鏡面,23對(duì)稱(chēng)性是物理規(guī)律的整體特性，通過(guò)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(duì)稱(chēng)性自發(fā)破缺的起源和機(jī)制，屬于目前理論物理最前沿的疑難問(wèn)題。被稱(chēng)為二十一世紀(jì)的烏云之一。,24總結(jié)一下：概念上的提高方法上的提高體會(huì)一下：大學(xué)物理的味道調(diào)整一下心態(tài)：大學(xué)物理課是必要的也是重要的知道總比不知道好聽(tīng)一點(diǎn)總比孤陋寡聞好今天的文化人和上個(gè)世紀(jì)的文化人的知識(shí)結(jié)構(gòu)已全然不同愛(ài)因斯坦又是一個(gè)令人興奮的人物