对称性探究-3(对称性自发破缺 对称性思想方法的重要意义)
粒子物理学中的对称性破缺研究
粒子物理学中的对称性破缺研究粒子物理学是研究宇宙中最基本物质构成及其相互作用规律的学科。
其中，对称性破缺是一个重要的问题，它揭示了自然界运行的规律和现象。
在物理学中，对称性是一种重要的概念。
简单来说，对称性指的是在变换下具有不变性。
而自然界的基本相互作用所满足的对称性直接指导了物质的性质和现象。
然而，在一些情况下，对称性并不成立，这就是对称性破缺的现象。
对称性破缺可以分为两类：连续对称性破缺和离散对称性破缺。
连续对称性破缺指的是系统的对称性在某个参数值附近由连续变为离散，而离散对称性破缺则是指系统的对称性在某个参数值附近由完全保持变为局部保持。
对称性破缺的研究对于理解自然界的基本规律和物质的性质具有重要意义。
一方面，它可以解释为何在我们周围的世界中存在不同种类的粒子和相互作用。
例如，在电弱相互作用中，对称性的破缺导致了带电粒子和无质量的光子的存在。
另一方面，对称性破缺也探索了宇宙起源的奥秘。
根据大爆炸理论，宇宙的对称性在初始时刻是完全的。
然而，随着宇宙的演化，对称性破缺发生，从而产生了各种不同的物质和粒子。
对称性破缺的研究方法主要包括实验观测和理论模型。
实验观测通常采用粒子加速器和探测器等设备，通过粒子碰撞和衰变等过程来研究对称性破缺的现象。
例如，大型强子对撞机（LHC）就是目前我们最先进的加速器之一，它的主要目标之一就是寻找希格斯玻色子，这是对称性破缺的重要预言。
另一方面，理论模型通过发展数学框架来描述对称性破缺的机制和规律。
例如，希格斯机制是描述电弱对称性破缺的重要理论模型。
不仅在粒子物理学中，对称性破缺也在其他领域有广泛的应用和影响。
例如，在凝聚态物理领域中，对称性破缺研究揭示了物质中的新奇物态，如超导、铁磁等。
此外，在高能物理和宇宙学、量子场论等领域，对称性破缺的研究也为我们认识自然界的基本规律提供了重要线索。
总之，粒子物理学中的对称性破缺研究是一个重要的课题，它不仅有助于我们深入理解自然界的基本规律和物质的性质，还可以为科学技术的发展和人类社会的进步提供新的思路和方向。
左右对称性破缺的物理和生物学意义
左右对称性破缺的物理和生物学意义左右对称性是自然界中最基本的对称之一，从分子、细胞到生物体系都普遍存在，而这种对称很多时候是稳定的。
不过，自然界中也存在一些对称性破缺的现象，比如某些手性分子只能产生特定的对映体，而非两种对称一致的对映体；在普通人中，左右手的形态是镜面对称的，但是很多动物的方向性、甚至花的形状也不具备这种对称性。
对于物理学家而言，对称性破缺是一个至关重要的问题。
在物理学中的对称性指的是经过某种操作后，物体的性质不变，其中最基本的对称性就是左右对称性。
许多物理现象必须要符合对称性才能被解释，并且左右对称性的破缺可以很好地解释某些现象，比如电子自旋、弱作用等。
另一方面，物理学研究中的不对称性破缺也可以对生物学研究有所启示。
细胞和生物体中存在的对称性和不对称性细胞和生物体由众多生物大分子组成，这些大分子通常具有许多不对称性的特征。
比如，细胞膜分为两个层，其中一个层为亲水性（水分子友好），而另一个层为疏水性（水分子不友好）。
这种结构破坏了原本的左右对称性。
除此之外，所有的细胞都有两种不同的内部结构：核和质体。
质体是由细胞器官组成，包括线粒体、内质网、高尔基体等，分别具有不同的结构和功能。
而核则是细胞遗传信息的保存中心。
生物体的对称性破缺也表现在对称构建或非对称构建的器官上。
手性和生命中的对称性破缺手性是一个非常值得探索的生物学问题，它的研究涉及到许多领域，包括化学、生物学、物理学等。
人们意识到手性对生命过程的影响还是比较晚的，但是已经发现手性在生命中起了至关重要的作用，比如在蛋白质合成、酶催化、代谢物参与等方面。
手性分子的研究始于19世纪，从那时起科学家就发现许多手性分子只能形成特定的对映体，而非两种对称一致的对映体。
这种现象被称为手性控制。
之后的研究显示，手性控制在自然界中非常普遍，不仅存在于生物体系中，还存在于非生物体系中。
简单来说，手性控制的产生很有可能是由于某种可逆的对称性破缺所导致的。
对称性破缺是系统三大原则的根源
对称性破缺是系统三大原则的根源对称性1918 年德国数学家艾米·诺特(A·E·Noether)提出著名诺特定理(Noether theorem):作用量的每一种对称性都对应一个守恒定律，有一个守恒量。
从而将对称和守恒性这两个概念是紧密地联系在一起的。
物理定律的对称性也意味着物理定律在各种变换条件下的不变性。
由物理定律的不变性，我们可以得到一种不变的物理量，叫守恒量，或叫不变量。
比如空间旋转对称，它的角动量必定是守恒的;空间平移对称对应于动量守恒，电荷共轭对称对应于电量守恒。
爱因斯坦提出'在惯性参考系变换操作下，物理规律保持不变'，这个就是狭义相对性原理。
进一步推广为:在任意参考系变换操作下，物理规律保持不变，这个就是广义相对性原理。
诺特定理告诉我们，一个没有对称性的世界，物理定律也变动不定。
1926 年，维格纳(E.Wigner)提出了宇称守恒(Parity conservation)定律，就是把对称和守恒定律的关系进一步推广到微观世界。
在微观世界里，基本粒子有三个基本的对称方式:一个是粒子和反粒子互相对称，即对于粒子和反粒子，定律是相同的，这被称为电荷(C)对称;一个是空间反射对称，即同一种粒子之间互为镜像，它们的运动规律是相同的，这叫宇称(P);一个是时间反演对称，即如果我们颠倒粒子的运动方向，粒子的运动是相同的，这被称为时间(T)对称。
如果物质最基本层面的对称能够成立，那么对称就是物质的根本属性，所以弱力环境中的宇称守恒虽然未经验证，也理所当然地被当时认为遵循宇称守恒规律。
1956 年，两位美籍华裔物理学家--李政道和杨振宁大胆提出宇称不守恒，从而解决'θ-τ之谜'。
自从宇称守恒定律被李政道和杨振宁打破后，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为也并不是完全一样的，存在轻微不对称，这导致宇宙大爆炸之初生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质才形成了我们今天所认识的世界。
浅谈对称性思维在高考物理中的应用
浅谈对称性思维在高考物理中的应用
引言
对称性是自然规律的重要表现之一，它在高考物理中有着重要的应用。
对称性思维在物理学中有着广泛的应用，可以帮助我们更好地理解物理现象，解决物理问题。
本文将从对称性思维在高考物理中的应用进行探讨，帮助学生们更好地掌握物理知识。
1. 对称性理论在力学中的应用
力学是物理学的基础，对称性思维在力学中有着广泛的应用。
在物体作直线运动时，我们需要考虑它的匀速直线运动和匀变速直线运动，这时可以利用对称性的思维来简化问题。
在匀变速直线运动中，我们可以利用时间的对称性来简化问题，当物体在匀变速直线运动中，我们可以通过时间镜像对称性来简化问题，将问题转化为匀速直线运动的情况，从而更加简洁地分析问题。
在动力学中，对称性思维也有着重要的应用。
在牛顿第三定律中，我们可以通过空间对称性来理解。
牛顿第三定律指出：任何两个物体之间的相互作用力，其大小相等、方向相反。
这意味着系统中的力是守恒的，这就是对称性的表现。
通过对称性的思维，我们可以更好地理解牛顿第三定律，并应用到具体的物理问题中。
在电磁学中，对称性思维也有着重要的应用。
在电场和磁场的理论中，我们可以利用平移对称性和旋转对称性来简化问题。
当电场和磁场具有某种对称性时，我们可以利用对称性的思维来简化问题，从而更加清晰地理解电场和磁场的相互作用。
在电磁感应中，对称性思维也有着重要的应用。
当导体在磁场中运动时，我们可以利用空间对称性来简化问题，从而更好地理解电磁感应现象。
物理学中的对称性破缺现象
相变对称性破缺是指物理系统在相变点附近其对称性被破坏。相变是物质从一种相向另一种相转变的过程，常见的有固液相变、液气相变等。
相变点附近的对称性破缺现象称为临界现象。临界现象具有很多特殊的性质，例如临界指数。这些性质对于理解物质的相变过程和研究相变条件具有重要意义。
对称性破缺的应用
对称性破缺的研究在物理学的多个领域得到广泛应用。以下是一些重要的应用领域：
外加场对称性破缺
外加场对称性破缺是指物理系统在外加场的作用下，其对称性被破坏。外加场可以是电场、磁场等各种形式的力场。一个经典的例子是超导体。
超导体在低温下具有零电阻和完全排斥磁场的性质。然而，在外加磁场的作用下，超导体会发生对称性破缺现象。外加磁场会导致超导体中的库仑相互作用与电子动能之间的竞争，从而破坏超导态。这个对称性破缺机制被称为磁场诱导的超导转变。
凝聚态物理
对称性破缺在凝聚态物理中具有广泛的应用。例如，超导体的研究就是一个重要的应用领域。对称性破缺为我们提供了理解超导体的机制和设计高温超导体的思路。
Байду номын сангаас高能物理
对称性破缺在高能物理中也起到了关键的作用。粒子物理中的标准模型就是基于对称性破缺的理论构建的。对称性破缺为我们理解基本粒子的质量、相互作用和粒子物理的基本原理提供了重要线索。
宇宙学
对称性破缺在宇宙学中也扮演了重要的角色。宇宙的起源和演化与对称性破缺有着密切的关系。对称性破缺的研究为我们理解宇宙的结构、宇宙背景辐射、暗物质等问题提供了重要线索。
结论
对称性破缺是物理学中一个非常重要的研究方向，它涉及到基本粒子与场的研究、凝聚态物理、高能物理和宇宙学等多个领域。对称性破缺的研究为我们揭示了自然界的基本规律和解释了物质的性质。对称性破缺的应用也在各个领域得到广泛发展。对于进一步深入研究和应用对称性破缺现象，我们还有很多待解决的问题和挑战。通过持续的探索和研究，我们相信对称性破缺将会为人类社会带来更多的科学发现和技术创新。
量子物理中的时空对称性与对称破缺机制
量子物理中的时空对称性与对称破缺机制引言量子物理是研究微观世界的一门学科，其中时空对称性和对称破缺机制是重要的研究领域。
本文将详细探讨这两个概念，并解释它们在量子物理中的作用。
时空对称性时空对称性是指物理系统在时空坐标变换下保持不变的性质。
在相对论中，时空坐标变换包括时间和空间的平移、旋转以及洛伦兹变换等。
时空对称性是量子物理理论中的基本原则之一，它对于物理定律的形式和结构起着决定性的作用。
量子力学中的时间对称性在量子力学中，时间对称性是指物理系统在时间演化下保持不变的性质。
根据量子力学的基本原理，物理系统的时间演化由薛定谔方程描述。
薛定谔方程是一个时间反演对称的方程，即如果一个解是物理可行的，那么它的时间反演也是物理可行的。
这就意味着在量子力学中，时间对称性是基本的。
量子场论中的空间对称性在量子场论中，空间对称性是指物理系统在空间变换下保持不变的性质。
量子场论是描述粒子与场相互作用的理论，其中最重要的是规范场论和自发对称破缺。
规范场论中的规范场是一种介质，它的变换规则决定了物理系统的空间对称性。
自发对称破缺是指在规范场论中，系统的基态并不满足全部的对称性，而是通过一种机制将对称性破缺。
对称破缺机制对称破缺机制是指在物理系统中，由于一些微观效应的存在，系统的宏观性质不再满足全部的对称性。
对称破缺机制在量子物理中起着重要的作用，它解释了为什么我们观察到的自然界具有一些特殊的性质。
自发对称破缺自发对称破缺是对称破缺机制中的一种重要形式。
在自发对称破缺中，系统的基态并不满足全部的对称性，而是通过一种机制将对称性破缺。
一个经典的例子是超导现象。
在超导体中，电子形成了库珀对，这导致了电子在超导体中的运动不再受到电磁场的干扰，从而表现出超导的性质。
这种对称破缺机制在量子物理中有广泛的应用。
量子色动力学中的手征对称破缺量子色动力学（QCD）是描述强相互作用的理论，其中存在一个手征对称性。
手征对称性是指左手和右手的粒子在相互作用中保持不变。
粒子物理学中的对称性破缺理论
粒子物理学中的对称性破缺理论粒子物理学是研究微观世界的学科，它涉及原子核、元素粒子和基本相互作用等诸多方面。
在这个领域中，对称性破缺理论是一个核心概念。
本文将介绍粒子物理学中的对称性破缺理论以及其在物理研究中的重要性。
对称性是自然界中的一种普遍规律，它可以描述物理系统中的各种相等性质。
在粒子物理学中，对称性破缺是指系统中的某个对称性质没有得到保持。
这一现象在自然界中广泛存在，比如我们日常生活中经常见到的水面波动形成的涟漪。
在水静止的状态下，涟漪的波纹呈现圆形对称，但当有物体入水或液体遭受外力作用时，涟漪的对称性会被破坏。
在粒子物理学中，对称性破缺理论起到了重要作用。
最著名的例子之一是希格斯机制。
希格斯机制是解释电弱相互作用的理论，它提供了基本粒子获取质量的机制。
根据希格斯机制，电弱相互作用的缔合粒子会通过与希格斯场相互作用而获得质量。
这一理论得到了2012年Nobel物理学奖的认可，对粒子物理学的发展起到了重要推动作用。
除了希格斯机制，对称性破缺理论还在其他多个领域得到应用。
在弦理论中，对称性破缺被用于解释宇宙的形成和演化。
根据这一理论，宇宙的初始状态是一个高度对称的量子波函数。
但随着时间的推移，不同领域的对称性被破坏，从而产生了我们所看到的宇宙结构。
对称性破缺理论还在凝聚态物理学中得到广泛应用。
例如，超导现象的解释就依赖于对称性破缺理论。
在传统材料中，电子会在原子晶格中运动，相互碰撞导致电阻。
但在某些情况下，当温度降至某个临界值时，材料中的电子会形成一个有序的量子状态，称为超导态。
这种超导态的产生是因为对称性破缺，电子形成了一对对立的粒子，它们的运动不会受到碰撞的干扰，从而导致了电阻的消失。
对称性破缺理论的研究对粒子物理学的发展至关重要。
通过对对称性破缺的理解，科学家们能够更好地解释自然界中各种现象，并进行相关的实验验证。
这一理论不仅对物理学家有着重要意义，而且对整个人类社会的进步也起到了重要作用。
物理学中的对称性与对称破缺
物理学中的对称性与对称破缺对称是自然界的一种普遍现象，而对称性作为物理学中的基本概念之一，则涉及到了宇宙最基本的定律和规律。
在物理学中，对称性具有重要意义，它直接关系着自然规律的描述和研究。
对称破缺作为研究对称性的重要分支，也对我们认识和理解自然界的基本规律和本质起到至关重要的作用。
对称性是物理学的基石之一，它是描述和分析物质和能量之间相互关系的重要方法。
对称性用来描述系统在经过某种变换后，仍然保持不变的特性。
这种变换可以是任意的，例如转动、平移、时间反演等。
而保持不变的特性则是一些数量、形式、结构等性质的不变性。
这些不变性包括质量守恒、动量守恒、角动量守恒等，它们通常是我们在物理学中熟知的一些基本规律。
在对称性的研究中，最具代表性的对称破缺现象之一是超导现象。
超导现象是指某些物质在达到一定的温度和磁场下，电阻突然变为零、电流无限大的一种现象。
这种现象的存在就曾经被视为对称破缺的一种重要表现。
在超导的物理学中，相变是很重要的一种现象，它表明了超导物质由于破缺了其本来的对称性而会发生一些不同寻常的变化。
对称破缺的另一个重要表现就是晶体的外形和性质。
在晶体中，常常存在着多种对称性，在不同的破缺机制下，晶格中出现的不同类型的缺陷、位错、滑移等表现出了晶体所具有的一些特殊性质。
例如，在钠氯化物晶体中，钠离子进入不规则通道而具有六方对称性，这个对称性与其在正八面体中的对称性是破缺的，并且这种破缺是非常稳定的。
对称性和对称破缺的研究在物理学中具有广泛的影响和应用。
在宇宙学中，对称性是研究宇宙演化和结构的基础。
在凝聚态物理领域，对称性破缺是研究物质的性质和物理现象的重要手段。
在粒子物理中，对称性则是研究微观粒子如何相互作用和组合的关键。
通过对对称性和对称破缺的研究，物理学家们深入探索自然界的本质，揭示了自然界的深层次规律，也为现代科技发展提供了思想和理论支撑。
总之，对称性和对称破缺是物理学中非常重要的基础概念，它们是更深入地了解宇宙和自然规律的必要手段。
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对称性破缺包含“自发对称性破缺”和“动力学 对称性破缺”（——按分岔、分形规律？）两种情形。
理解
自然界遵循的最高法则：广义对称性原理。 （不对称性的多因可以一果）
事物的本性：求同（求对称，求平衡） 非线性大系统的平衡、对称状态 相似子系统的涨落导致个别子系统间的不平
衡，“求同”本性又使子系统间的不平衡进 一步扩大（多因），遵从自发破缺机制 整个大系统的不平衡、不对称状态（一果）
生命物质的手征性:
DNA分子的双螺旋结构：大部分为右旋的。
生命的起源：对称破缺的 DNA
人类三大命
题之三
假说: 10-12秒后
电弱统一破缺
宇称不守恒
DNA不对称
在生命起源过程前，左右镜像对称就已破缺.
对称性反映不同物质形态在运动中的共性，而对称性的 破缺才使得它们显示出各自的特性。如同建筑和图案一样， 只有对称而没有它的破坏，看上去虽然很规则，但同时显得
欢迎走进
《对称性探究》
(三) 主讲：陈冠英
岭南师范学院 物理系
课堂
复 习
•混沌的概念:
混沌（Chaos）是指发生在确定性系统中的貌似随 机的不规则行为。
•混沌的特征:
(1)确定性，短期演化的结果是确定的，但经过长 期演化，结果不确定、不可预测；
(2) 非线性，是产生混沌的必要条件，是相对的；
(3) 对初始条件的敏感依赖性；有限的可预测性；
在复制过程中，对精确对称性的细微的偏离就会在大分子单
位的排列次序上产生新的可能性，从而使得那些更便于复制 的样式更快地发展，形成了发育的过程。因此，对称性的破
缺是事物不断发展进化，变得丰富多彩的原因。
多数藤本 植物茎蔓 的螺旋是 右手性的
旋转方向不同的海螺
人们发现了一个令人震惊的 事实，那就是除了少数动物或昆 虫的特定器官内含有少量的右旋 氨基酸之外，组成地球生命体的 几乎都是左旋氨基酸，而没有右 旋氨基酸！ 右旋分子是人体生 命的克星!
CP对称性和对称破缺（电荷共轭C ，空间反射P ）
CP对称性:正粒子~反粒 正反粒子和左右镜像 粒子
子、左右镜像反射的对
称性,它涉及到空间和
反粒子
物质的基本对称性.
CP对称性和破缺一直是
通过CP变换相互转换
粒子物理学家探索自然
界基本规律的前沿领域. 左手性
右手性
例2. 弱作用中宇称不守恒
强作用下宇称守恒得到实
1957 年，吴健雄在 10-2 K 下做 60Co 衰变实验， 用核磁共振技术使 60Co 核自旋按确定方向排列，观 察 衰变后的电子数分布，发现无镜像对称性 —— 证明了弱作用的宇称不守恒性。
实验证明：
60
Co 沿自旋
反方向发射 粒子的概率明 显的高于沿自 旋相同方向发 射的 粒子.
氨基酸
Ref. 手性
人是由左旋氨基酸组成的生命体，它不能很好地代谢右 旋分子，所以食用含有右旋分子的药物就会成为负担，甚至 造成对生命体的损害。 地球上没有右旋氨基酸生命，但是，按照手性的原则，它 们确实是可能存在的，甚至，有智慧的右旋氨基酸生命也应该 是存在的——外星人？
1995 年3 月，美国《科学》杂志报道：在美国
ref. 弱 作 用 中 的 宇 称 不 守 恒
李政道 杨振宁获1957年诺贝尔物理奖
2. 实验研究进展现状
Ref. 欧洲大型强子对撞机
1) LHC（Large Hadron Collision) 对撞机实验
检验电弱对称破缺机制,探测超对称粒子
2) (超级)B－介子工厂 (运行和改进）
探测CP破坏和新物理
原来具有较高对称性的系统出现不对称因素，其
对称程度自发降低 —— 对称性自发破缺。
对称圆环扭结。超过 临界值，系统向对称 性较低的稳定状态过
渡。哪里形成新的结
并不重要，因为整个 变化过程是混沌的。
墨西哥帽势能函数。假设帽顶有一个圆球，此时圆球处于 旋转对称、局部最大引力势能的状态。这个状态极不稳定，稍
9) 宇宙线实验 （包括羊八井实验）
宇宙线起源、－射线爆、中微子爆、……
所有对称性都是基于某些基本量不可观测的假设。 镜象反射对称 —— 左右是相对的 空间平移对称 —— 宇宙没有中心
有循环 坐标？
空间旋转对称 —— 空间没有绝对方向 一旦一个不可观测量变成可观测量——对称性破缺
3. 对称性破缺与自然界的进化 宇宙极早期（完全对称统一）—— 体积膨胀， 温度降低（对称破缺），产生时空 —— 粒子、原 子 —— 物质(物质世界来源于不对称性)。 时空、不同种类的粒子、不同种类的相互作用、 整个复杂纷纭的自然界，包括人类自身，都是对称 性自发破缺的产物。 人类三大命题至此破解？
单调和呆板。 达尔文进化论的理论依据？
新物种、新植物的产生源 大自然正是这样的建筑师。当大自然构造像 DNA 这样的大 自对称性的自发破缺！
只有基本上对称而又不完全对称才构成美的建筑和图案。
分子时，总是遵循复制的原则，将分子按照对称的螺旋结构
对网络评论的思考。 联接在一起，而构成螺旋形结构的空间排列是全同的。但是
宇宙大爆炸理论
弱作用和电磁 作用分离出来
电子
1015
1020
正电子
暴胀时期
夸克的 产生
中微子 脱耦
-6 10 “1010 s”
氢原子核 光子 宇宙手征对称性的分水岭，在这之后，夸 形成 脱耦
105 克能够形成强子束缚态。反夸克 -夸克凝聚的真空期 现在 宇宙诞生后 10-19秒
望值不等于零，手征对称性被自发打破，费米子、 -50 -40 -30 -20 -10 10 20
对称性破缺是一个跨物理学、生物学、社会学与 系统论等学科的概念。狭义简单理解为对称元素的丧 失；也可理解为原来具有较高的对称性的系统，出现 不对称因素，其对称程度自发降低的现象。
对称破缺是事物差异性的方式，任何的对称都一 定存在对称破缺。对称性事物普遍存在于各个尺度下 的系统中，有对称性的存在，就必然存在对称性的破 缺。对称性破缺也是量子场论的重要概念，量子宇宙 理论的对称性破缺为真空破坏，对探索宇宙的本源有 重要意义。（——仔细体会！）
洛杉矶召开的“生物分子手性均一起源”的国际会议
上，与会的物理、化学、天文学家大多数认为，“没
有手性就没有生命”，“手性起源先于生命”，而不是
当宇宙温度继续下降到 1Байду номын сангаас16 K时，电弱统一也破缺了；
也就是说，在大爆炸的最初瞬间超对称的统一 “力” 被分解 为亚对称的自然力，对应的基本粒子和星系结构逐渐分化出更 多的多样性和复杂性。在这一系列过程中，宇宙的对称性在不 断降低，有序性却在不断地、自发地提高。 宇宙的膨胀阶段是由对称破缺所决定的，量子场论中，方 程的建构具有明显的镜像对称破缺。
放 热
放 热
放 热
居里温度以上的铁磁性固体降温永磁体 临界温度以上的超导体降温超导体(假说?)
物理中对称性自发破缺的特征： 混沌系统的“分岔”点？
1. 系统的对称性降低，有临界值，有“相变”?；
2. 系统的能量状态降低，伴随有能量辐射。
*物理中的对称破缺 (Oxford Dictionary of Physics)
f
0 ( 1)l ( 1)( 1)( 1)0 1
f (1)l (1)(1)(1)(1)0 1
1956年，李政道 杨振宁为解决“ - ”难题，提出 弱作用中宇称可以不守恒 。
超对称理论中 基本粒子及其超对称粒子
6味、3色、正、反，共36种
传递电磁 相互作用 传递强相 互作用（8种）
正 、 反 共 种
哪去 了？
传递弱相 互作用（3种）
大爆炸后的 基本粒子及 其对称粒子
12
宇宙演化
物质粒子遇到反物质粒会产生湮灭。在同一小空 间内就不会同时存在物质与反物质。我们见到的物质 物质 世界是一个对称破缺的世界，也就是正物质世界。对 称破缺是宇宙和大自然和谐运转的法则。
3) ILC(International Linear Collider) 对撞机实验(设计)
高精度探测新物理
4) 中微子实验(运行和建立)
SuperK,K2K，KamLand，DayaBay, ……
5) 精密实验检验对称性破坏（运行和建立）
轻子数破坏（LFV,2）、时间反演破坏（EDM)、 重子数破坏（BNV）、
(4) 系统的非周期、但内部有序性（不同层次上结 构具有自相似性，如：分岔、分岔间距比等。
目 录
一.对称性概念源于生活 二.对称性的分类 性质 三.分形的概念 特性 四.混沌的概念 特性 五.分形与混沌的关系 应用
六.对称性的自发破缺 七.对称性思想方法的重要意义
六、对称性的自发破缺
1. 对称性的自发破缺
例1.贝纳德对流 T2 > T1 液体 T1
Q 均匀加热
T2
贝纳德“对流胞”出现，打破了 欧几里德对称性(上下不对称)。
贝纳德对流:1900 年贝纳德发现了对流有序现象，他在一个圆 盘中倒入一些液体。当从下面加热这一薄层液体时，刚开始上 下液面温差不太大，液体中只有热传导。但当上下液面温差 △T 超过某一临界值 △Tc 时，对流突然发生，并形成很有规 律的对流花样。从上往下俯视，是许多像蜂房那样的正六角形 格子。中心液体往上流，边缘液体往下流，或者相反。这是一 种宏观有序的动态结构。
10 10
W玻色子、Z玻色子获得质量（希格斯机制）。
10 10 10 大爆炸之后的时间（s）
1
10
10
暴胀时代的宇宙
1035 1030 1025 欧洲日内瓦建造的大型 温度（K） 引力量子化
20 10 强子对撞机LHC已投入