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对称性与守恒定律的对应关系

辩证哲学认为宇宙是一个统一体，万物互联，宏微同源.根据系统理论，一个系统由许多相互关联的部分组成，这些部分共同决定了整个系统的性质.物理系统是一个统一的整体，每个物理量都是相互联系的，不存在独立的物理量.格林说：“费曼是用两句话来概括现代科学的基本点的：一、世界是由原子组成的.二、对称性是宇宙规律的基础.原子是球状，当然也是对称的.”格林解释所谓的对称性操作，是并不要求保持你的观测不变，而是关心这些支配的定律本身在对称性下是否不变.

物理体系是个统一整体，各物理量是互相联系的，独立不群的物理量是不存在的.物理学体系由7个基本物理量（质量m、时间t、长度l、电流I、温度T、物质的量n、发光强度i）组成，最为核心的物理量是质量、时间、空间，其它的物理量都是围绕着这三个物理量展开的.物理体系中的所有物理量，都由数量与单位构成.单位代表事物属性，数量反映变化.物理研究实际是物质、空间、时间之间的量变关系.

物理常数是描述物质和能量行为的基本值.它们用于预测物理系统的行为.物理常数之间的关系是物理学中一个复杂而重要的研究领域.理解这些关系使我们能够预测物理系统的行为，并更深入地理解物理的基本结构.由于各学科在发展过程中缺乏横向联系，使得物理量之间的量纲无法建立起对应关联，无法明晰物理量的本质属性，给研究带来了很大的障碍.

物理学中的守恒量可分为拓扑性守恒量和非拓扑性守恒量两类，例如磁荷守恒是一种拓扑性守恒量，而角动量守恒、电荷守恒、同位旋守恒、动量守恒等则是非拓扑性守恒量.拓扑性守恒量不是来源于系统在对称群下的不变性，而非拓扑性守恒量则与对称性有密切关系.关于对称性和守恒定律的研究一直是物理学中的一个重要领域，对称性与守恒定律的本质和它们之间的关系一直是人们研究的重要内容.

对称性实质是某种变化下的不变性，即通过某种变换不变，我们就说它具有某种对称性.对称性在物理学中占有十分重要的地位，并已成为认识物体形体构造及其相互作用规律的基础.例如：各向同性的固体导致它只存在两个弹性常数：物理规律在洛兰兹变换下具有不变性等等.

对称性概念通过1925年前后量子力学的革命.逐步演变成物理学的主流.人们在微观领域中找到了许多新的对称性和与其对应的守恒定律，如宇称、同位旋、CPT、SU(3)以及其它一些规范变换不变性等.对称性原理已成为人们探索微观世界运动规律的基本原理之一.对称性原理的巨大作用只需举两个例子就能说明：周期表的总结构，本质上是库仑定律各向同性的结果；反粒子(正电子、反质子、反中子等)的存在是根据洛伦兹变换的对称性从理论上预言的.除了时空对称性外，还有所谓内部对称性(变换中的时空坐标未改变)，重要的内部对称性有规范对称性.规范场(杨一密尔斯场)理论的发展，定域规范不变的要求自动地解决了自然界基本相互作用的形式，即自然界的所有基本力只有下列四种：电磁力、弱相互作用力、强相互作用力和引力，这四种力的基本方程都是由规范对称这个原则来支配的.

对称性也常常被称为不变性.关于变换的不变性分为六大类：(1)时空变换，这包括空间平移、空间转动、时间平移、时空联合变换(即洛伦兹变换)的不变性.(2)分立对称变换，即时间反演、空间反演和正反粒子变换，后者表现了正反粒子的对称性.(3)重子数、轻子数、代轻子数、电荷、同位旋这五个守恒定律k(4)全同粒子对称性和粒子反应中的交叉对称性.(5)规范变换不变性.(6)标度变换不变性，即自相似性.

对称性与守恒定律的对应关系表

C、P、T 分别指电荷，宇称及时间反演对称性.电荷体现为正负电荷及负电荷；宇称体现为镜像对称（左手及右手），；时间反演就是时间回到过去.CPT联合对称就是物理系统中的正电荷与负电荷交换，左手与右手交换，同时，在时间上倒着演算回去；则，该物理系统运动方程与之前的物理系统运动方程是完全相同的（对称性要求运动方程保持不变）.

电荷共轭(C)：这种对称性涉及用反物质对应物替换系统中的每个粒子.之所以称为电荷共轭，是因为每个带电粒子对其对应的反粒子都有相反的电荷（例如，电荷或色电荷）.奇偶性（P)：这种对称性涉及用其镜像副本替换每个粒子，相互作用和衰变.时间反转对称性（T)：这种对称性要求影响粒子相互作用的物理定律，无论你在时间上向前运行还是向后运行时钟，其运行方式完全相同.

对于强相互作用，同位旋、宇称、奇异数、能量——动量、动量矩、重子数、电荷都是守恒的；对于电磁相互作用，宇称、奇异数、能量——动量、动量矩、重子数、电荷都是守恒的；对于弱相互作用，能量——动量、动量矩、重子数、电荷都是守恒的.