[拼音]:duichen yu buduichen
[外文]:symmetry and asymmetry
一个系统或其要素在特定变换关系下所表现的不变性和可变性,它们是世界统一性和多样性的一种表现。
对称性概念是人类在观察自然界各种事物的几何形状空间变换(如镜面反射、旋转、中心反演等)时形成的,后来扩展到时间变换(平移、反演),20世纪以来进一步扩展到各种不同于时空变换的内在对称变换(量子代数对称变换)。
在物理学中,对称性主要表现为自然定律的形式相对于某种变换关系的不变性,它由数学中的群论给以确切的定量描述。物理学中的对称性是不可测量性和不可区分性的一个结果。例如,在经典物理学和量子物理学中严格而普遍存在的时间平移不变性和空间平移不变性,分别对应于时间原点不可绝对测量和空间坐标原点不可绝对测量。由时间原点和空间原点不可区分性所决定的自然定律的不变性,意味着自然规律不随时间和地点而变化。如果事件之间的关系随时都在变化,并且在空间各点都不相同,实验就不能重复,因而发现自然规律就成为不可能。从认识论上说,自然规律的时间和空间位移不变性,是发现自然规律的先决条件。因此,对称性是“自然现象具有规律性”这一命题的一种科学表述方式。
物理学中的对称性破缺概念体现了不对称性。它是在基本粒子理论中引进的。对称性破缺的方式有两种:一种是不依赖于系统状态的明显破缺,另一种是依赖于系统状态的自发破缺。例如,只考虑强相互作用,质子和中子就不可区分,核力具有对称性;当考虑电磁相互作用时,这种对称性就发生明显破缺,质子和中子可以被区分。几乎所有的二级相变都和对称性的自发破缺有关。
对称是事物共性的表现,不对称是事物个性的表现。自然界中的一切对称性都是相对的,它是差异中的同一;自然界中的一切不对称性都是绝对的,它是同一中的差异。对称破缺是事物不断分化、进化的根源,而对称性则是事物整化、稳定的标志,事物就是从高度对称性发展而来的。同时,处于对称性自发破缺状态的系统,又经常可以通过相变过渡到对称的状态。
物理学对规律的统一性的追求往往表现为:寻求一种对称性,揭示其破缺,再建立更大范围和更高层次的新对称性。
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