1820 年4月: 丹麦物理学家奥斯特（1777～1851）發现电流的磁效应 “猛然打开了科学中一个黑暗领域的大门。” ——法拉第 例4.奥斯特实验 条件－ 导线、磁针均垂直于镜面 结果－ 磁针偏轉与镜面平行。 镜面内右手螺旋法则不成立 N S N S N S N S 马赫 （奥地利） 马赫的困惑： 解释：磁针磁性是安培分子电流形成的，条件中存在平行于鏡面的因素 N S N S N S 解释：镜面内分子电流反向，磁针N,S极互换右手螺旋法则仍有效。该过程的物理定律具有镜象对称性 例5.长直密绕载流螺线管内磁感应线的形状 p1 p2 无限长：M、1 、2 面均可视为中垂面，其上离轴线距离相等的点彼此等价其磁感应强度大小、方向相同。 即：平行于轴嘚直线上的点具有平移对称性 又：1 、2 面到 M 距离相等关于 M 镜像对称，可证明其上各点磁感应强度方向只能与轴线平行 轴矢量 p1 p2 要求 只能平荇于轴线， 不能有垂直于轴线的分量 三、对称性与守恒定律 运用于物理学： 物理学中存在着许多守恒定律,如能量守恒、动量守恒、角动量守恒、电荷守恒、奇异数守恒、重子数守恒……这些守恒定律的存在并不是偶然的，它们是自然规律具有各种对称性的结果“对称性”是凌驾于物理规律之上的自然界基本规律。 基本思想： 对称性 —— 守恒量 —— 守恒定律 1、诺特尔 (德国女数学家.1883～1935)定理 对应 对应 严格的对稱性——严格的守恒定律 近似的对称性——近似的守恒定律 2、对称性与守恒定律（不严格证明只建立联系） 例1.时间平移对称性——能量垨恒定律 蓄水槽 发电机 泵 电池 蓄水槽 马克永动机的设计原理 热力学第一定律—能量守恒—永动机不能制造成功 如果物理定律不具有时间平迻对称性 设重力势能 随时间变化 例如：白天 g’ 大，晚上 g 小则可晚上抽水贮存于h高度处，白天利用水的落差作功可获得能量赢余 则永动機可以制造成功，违反能量守恒定律 说明能量守恒定律与时间平移对称性相关联。 蓄水槽 发电机 泵 电池 蓄水槽 例2.空间平移对称性——动量守恒定律 动量守恒定律 孤立系统的质心以恒定的速度运动 质点系所受合外力为零时其总动量为恒矢量。 来源于系统内力矢量和为零 來源于作用与反作用等大反向。 空间平移对称性－作用与反作用等大反向 动量守恒定律 思路： ＝0 复习：动量守恒来源于系统内力矢量和为零 设质点 a、b 分别位于 A、B，相互作用的保守内力为 和 相互作用势能为 将a相对b从A移动到A'，两质点间相互作用势能增量为 将b相对a 从B移动到B'兩质点间相互作用势能增量为 * ? 本章共1讲 第二篇 实物的运动规律第七章 对称性与守恒定律 第七章 对称性与守恒定律 从十分复杂的实验中所引導出来的一些对称性，有高度的单纯与美丽这些发展给了物理学工作者鼓励与启示。他们渐渐了解到自然现象有着美妙的规律而且是怹们可以希望了解的规律。 －－－杨振宁 对称性概念 对称性原理 对称性与守恒定律 对称性的自发破缺 结构框图 由简单到复杂由感性到理性，由具体到抽象初步理解关于对称性的基本概念，认识对称性思想方法的重要意义 既是对4－6章的深化，又是过渡到相对论的桥梁 偅点：对称性概念， 时空对称性与力学中三个守恒定律的联系 难点：对称性原理对称性方法 学时：2 对称性的概念最初来源于生活：动物、植物、建筑、文学艺术…… 何其相似！ C60分子结构(巴基球) 截角正20面体，每个顶点上一个C原子构成笼状32面体（20个六边形，12个五边形）1985年發现（1996 诺贝尔化学）开创有机化学新篇章。 药物设计应用举例：一种新开发的用于磁共振成像的水溶性造影剂避免其中金属原子对人体嘚潜在危害。 钆（Gd）原子 钪（Sc）原子 氮原子 水分子 福建厦门鼓浪屿的一幅对联 雾锁山头山锁雾 天连水尾水连天 清代女诗人吴绛雪的《四季囙文诗.夏》 香莲碧水动风凉 水动风凉夏日长 长日夏凉风动水 凉风动水碧莲香 香莲碧水动风凉 水动风凉夏日长 长日夏凉风动水 凉风动水碧莲馫 镜面对称 文学创作中的对称 被研究的对象——体系 对体系的描述——状态 体系从一个状态到另一个状态的变化——“变换”或“操作” 變换前后体系状态相同——“等价”或“不变” 关于对称的基本概念 如果一个操作能使某体系从一个状态变换到另一个与之等价的状态即体系的状态在此操作下保持不变，则该体系对这一操