对称本是一个几何概念。对称图形通常指轴对称图形和中心对称图形,特指关于竖直轴对称图形,既“左右对称”。平面轴对称可以通过两次正交的而维空间反射操作实现。然而并非所有的对称都是几何性的,如男女的对称、正负电荷的对称,但这种对称是抽象性质的。
生 生活中的对称与不对称
人类在长期的保存个体、繁衍种族这种极为低下的生产水平和生活水平的斗争中不断发展;随着生产水平和生活水平不断提高,逐渐发展起对美和美感的追求,并逐惭开始去思考美和探索美。对称性就是人类对美的思考和探索之一。
人们在自己的实践中相继发现了一些能引起自己欢快愉悦感受的因素,把它们称作具有对称性,即具有对称性的形体是美的。例如花朵,一朵有5个花瓣的花绕它的轴旋转一周,有5个位置看上去是完全一样的,它给人以匀称的感受;一个圆形则旋转任意的角度保持形状不变,它具有更大的旋转对称性。又例如人体或一些动物的形体一边与另一边完全相同,可以折叠重合,它具有左右对称,它也给人以匀称和均衡的感觉。再例如竹节或串珠,平行移动一定的间隔,图形完全重复,它具有平移对称性,它给人以连贯、流畅的感受。久而久之,这些对称性的感受逐惭成为一项美学准则,广泛应用于建筑、造型艺术、绘画以及工艺美术的装饰之中。你可以从许多中、外著名的建筑、艺术珍品中看到。天坛的建筑、天安门的建筑、颐和园长廊的建筑以及各种花瓶、古人饮酒的爵和各种花边等等是旋转对称、左右对称和平移对称的典型例子。
这些对称美给人以匀称、均衡、连贯、流畅的感受,因而体现着一种娴静、稳重、庄严,但却也显得有些平淡、单调、缺乏,这是因为对称性并没有包揽美的全部。人们发现,美除了对称之外,还需要蜿蜒曲折、错落有致、此起彼伏,美是对称与不对称结合的表现。
物理学中的对称行性
在物理学中对称性也具有非常重要的意义和地位。某一对称性,即某一变换下的不变性,粗浅而形象地看,就是换一角度或换一场合来观察事物保持不变。在旋转对称性中,就是换一方向来观察,在镜向对称性中,是换到镜子里来观察,在空间平移对称性中,则是平移一位置来观察。许多问题可以通过对称性而大大的简化。如均匀刚体的质心位置,常常可以根据刚体的对称性确定:电磁学中的高斯定理,就是根据带电体及电场的对称性来求出电场强度的。
除此之外,对称性的概念还具有更深刻的意义。我们可以把系统从一种状态变化到另一种状态称为一种变换。若一个系统通过一种变换,其前后状态相同或者等价,则称该系统对此变化具有对称性。这里系统可以是某一具体的物体、物理量或物理定律。因而对称性就是某一物体、物理量或物理定律在某种变换下的不变性。
常见的对称性有以下几种:
空间和时间平移对称。在三维空间中,沿任意方向移动任意距离,在空间也是一样的,具有平移对称;在平面上,沿平面任意平移也具有对称性。
旋转对称性。一个球体,无论怎么转动,看上去都一样,具有球对称性;在各向同性的空间中,绕任意轴或任意点旋转任意角度,空间也是等价的,具有旋转对称性。
镜像反演对称。人及物体的左右对称,就是以中轴面为镜像的镜像对称。
物理定律的对称性。物理定律的对称性就是指物理定律经某种变换以后形式不变。在任何地方,任何时间,运动的物理都遵从相同的物理定律,因而物理定律具有空间平移对称性和时间平移对称性;无论朝着哪个方位,物体的运动都遵从相同的物理定律,因而物理定律具有空间旋转对称性。
对称性制约作用量的形式,然而物理学家并不可能先验地知道我们这个世界所涉及到的全部对称性,而已经确实知道的对称性又不足以完全确定作用量的形式。尽管作用量可能具有的形式已经大大受到限制,但他们仍然可以具有许许多多种可能的形式,物理学家们不得不采用试探性的方法,根据物理上的可能性依次考察每一个作用量的候选者,这种试探性的方法艰巨而繁难,而且很难说是有成效的。
事实上物理定律具有某种对称性,就以相应的方式限制了物理定律。继而使遵循物理定律的物质体系的运动受到某种制约,这种制约就是物质体系在运动中保持某一物理量为恒量,于是物理定律的一种对称性导致一种守恒定律。
现代科学技术中,由于加速器技术和探测技术的发展,利用粒子的碰撞和粒子相互作用的衰变,许多新粒子出现了,这些粒子大多是实验结果,它们在性质上和相互关系上表现出极大的差别,丰富了人们对于粒子世界的认识,形成了粒子物理学科。但还须把这些粒子整理出次序来。寻找他们之间的对称与守恒关系。
粒子世界非常复杂,粒子数目众多,而且实验确证的粒子还在不断地增加,粒子之间的相互作用有电磁作用、引力作用、强作用、弱作用四种,它们不一样,电磁作用和引力作用是长程力,强作用和弱作用是短程力,它们的强度差别非常大,强作用最强,电磁作用次之,弱作用更次,引力作用最弱,所以常常忽略不计。在量子电动力学理论中,传力的介质是是电磁场,场的量子是光子,电磁作用是通过交换光子而传递的,光子无静质量。
有关研究发现,这四种相互作用所遵从的守恒定律不同,强作用具有的守恒量最多,电磁作用次之,弱作用更次,这表明它们具有的对称性是不同的。因此有人怀疑对称性概念的正确性。杨振宁和米尔斯以一种美学原则为基础,提出各种作用都可以适用的新的对称性,它是一种精确的定域规范变换对称性。它要求存在一个场,即电磁场,对于电磁作用,相应的量子就是无静质量的光子。
一切物体都是对称的吗?显然不是这样,一个原先具有较高对称性的系统,在没有受到任何不对称因素的影响突然间对称性明显下降的现象称为对称性的自发破缺。当系统中存在或受到破坏对称性的微扰时,若这种小微扰会被不断的放大,最终就会出现明显的不对称,对称性的自发破缺就是这样产生的。自然界中,包括人类自身,都是对称性自发破缺的产物。对称性自发破缺对于认识自然的具有重要的意义。对称与对称破缺在一定条件下是可以互相转化。不过这个条件是什么,至今还是个迷!
物理学上的四种相互作用也是不同的。在强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用中,吸引和排斥都是对称的;但是,在引力相互作用中,对称性就破缺了。只有“万有引力”却没有“万有斥力”。牛顿根据经验凑了一个万有引力的公式,后来人们又求出了引力常数。但是,对于为什么不存在“万有斥力”却提不出任何解释,人们可能还在思考这个问题。
现代物理学指出,所有的物质客体总能量最低的状态是物理学上的真空,这是完全对称的。物理真空不知道什么原因就出现对称性自发破缺,从而就会产生一定质量的粒子,例如正电子等。由此看来,对称破缺是物质客体产生和演化的原因,那末,这究竟是为什么呢?目前,这个问题还没有人能回答。
对称在科学上是很美的,但如果一切事物都是对称的,那么美又怎么样体现?科学还要研究什么?也许这正是对称性与对称性的自发破缺之间的联系,若后者是前者的一个参考系,那么定义对称是美,则不对称为不美,即美是相对的。自然界的众多不对称都是这一破缺带来的,就应为这样,人类才有追求,有目标。科学也就随之而来。
怎么看怎么觉得这个 熵
应基本是关于化学的问题,好像化学讨论它比较多
不过你已经有能力看这个了
真的很牛了 这里也只有专业的人士可以解答了
一般般的小破孩 是答不上来的 ……唉