8.宏观物理世界中的对称性.docx

空间对称操作包括空间反射操作，空间转动操作和空间平移操作，它们都是通过使事物的空间位置（坐标）发生数量上或符号上的变化而完成对称操作的.下面分别给予介绍：

a左右对称

首先我们给出左右对称操作的定义：设x轴垂直于镜面，原点就在镜面上，将一半图形的坐标值x变成-x，就得到了另一半图形.这x坐标的变号就叫做左右对称操作.由于它与人们照镜子这一反射后成虚像的现象相同，所以又叫镜像对称操作，或空间反射操作.最直观的例子就是人体对称结构中的所有左右部分，都可以经过平面镜成像左右对称操作而互换.再如物理中的一个无阻尼的单摆的摆动过程也是左右对称的.不必求解就可以知道，向右摆动的高度与向左摆动的高度一定相等，等等.可以证明，对应于左右对称性的是量子力学中的宇称守恒定律.

b转动对称

转动对称操作的定义为：如果使一个物体绕某个固定轴转过一个角度后，它又和原来完全一样，我们就称这个为转动对称操作，这种对称叫转动对称.由于这种对称常与固定轴的空间位置有关，故又称为轴对称.例如，对一个球体而言，它对通过其球心的任意方向的固定轴都具有对称性，这是一种最高级别和程度的转动对称，即球对称，也叫做各向同性.可以证明，对应于转动对称性的是角动量守恒定律.

c空间平移对称

空间平移对称操作的定义为：如果使一个形体发生平移后它仍保持原形状，我们就说该形体具有空间平移对称性.物理学中的空间平移对称性是指一个物理事件，如果该物理事件所涉及到的全部仪器、设备、操作方式及与该事件有关的一切内外部因素都不予改变，仅仅将其平移到另一空间位置处，那么这个事件可以以完全相同的方式再现.如任意物理实验，我们可以在不同的地点以完全相同的方式进行（内外部因素全不改变），而得到完全相同.