Lub ntiaj teb no yog qhov chaw nyuaj. Kev sib haum xeeb tso cai rau tib neeg thiab cov kws tshawb fawb paub qhov txawv ntawm qhov kev txiav txim hauv nws. Nyob rau hauv physics, nws tau ntev tau nkag siab tias lub hauv paus ntsiab lus ntawm symmetry yog ze ze rau cov cai ntawm kev txuag. Peb txoj cai nto moo tshaj plaws yog: kev txuag lub zog, lub zog thiab lub zog. Qhov kev pheej hmoo ntawm kev ntxhov siab yog qhov tshwm sim ntawm qhov tseeb tias tus cwj pwm ntawm xwm tsis hloov txhua lub sijhawm. Piv txwv li, nyob rau hauv Newton txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus, ib tug yuav xav tias GN, lub gravitational tas li, nyob ntawm lub sij hawm.
Qhov no yuav tsis muaj zog yuav dim. Los ntawm kev sim tshawb nrhiav rau kev ua txhaum kev txuag hluav taws xob, kev txwv nruj tuaj yeem muab tso rau ntawm qhov kev hloov pauv li lub sijhawm. Qhov no symmetry txoj cai yog dav heev thiab yog siv nyob rau hauv quantum raws li zoo raws li nyob rau hauv classical mechanics. Physicists qee zaum xa mus rau qhov ntsuas no ua qhov sib xws ntawm lub sijhawm. Ib yam li ntawd, kev txuag ntawm lub zog yog qhov tshwm sim ntawm qhov tseeb tias tsis muaj qhov tshwj xeeb. Txawm hais tias lub ntiaj teb tau piav qhia nyob rau hauv cov nqe lus ntawm Cartesian kev tswj hwm, cov kev cai ntawm xwm yuav tsis quav ntsej qhov ntawdxav txog qhov chaw.
Qhov kev sib luag no hu ua "kev txhais lus tsis sib xws" lossis homogeneity ntawm qhov chaw. Thaum kawg, kev txuag ntawm angular momentum muaj feem xyuam rau txoj hauv kev paub txog kev sib haum xeeb hauv lub neej txhua hnub. Txoj cai ntawm xwm yog invariant nyob rau hauv rotations. Piv txwv li, tsis tsuas yog nws tsis muaj teeb meem li cas tus neeg xaiv lub hauv paus ntawm kev tswj hwm, tab sis nws tsis muaj teeb meem li cas nws xaiv txoj kev taw qhia ntawm cov axes.
chav kawm tsis sib xws
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm qhov chaw-lub sijhawm sib luag, kev hloov pauv thiab kev sib hloov yog hu ua kev sib raug zoo txuas ntxiv, vim tias koj tuaj yeem txav cov axes los ntawm txhua qhov kev txiav txim siab thiab tig los ntawm lub kaum ntse ntse. Lwm chav kawm hu ua discrete. Ib qho piv txwv ntawm kev sib haum xeeb yog ob qho tib si kev xav hauv daim iav thiab parity. Newton txoj cai kuj muaj lub hauv paus ntsiab lus ntawm ob sab symmetry. Ib tug tsuas yog saib xyuas qhov txav ntawm ib qho khoom poob rau hauv qhov gravitational teb, thiab tom qab ntawd kawm tib lub zog hauv daim iav.
Thaum txoj kev sib txawv, nws ua raws Newton txoj cai. Qhov no paub txog txhua tus neeg uas tau sawv ntawm pem hauv ntej ntawm daim iav huv si, zoo-polished thiab tsis meej pem txog qhov khoom nyob qhov twg thiab daim iav duab nyob qhov twg. Lwm txoj hauv kev los piav txog lub hauv paus ntsiab lus ntawm symmetry yog qhov zoo sib xws ntawm sab laug thiab sab nraud. Piv txwv li, peb-dimensional Cartesian coordinates feem ntau yog sau raws li "txoj cai sab xis". Ntawd yog, qhov zoo ntws raws z-axis nyob rau hauv cov kev taw qhia uas tus ntiv tes xoo yog taw tes yog tias tus neeg tig lawv sab tes xis ncig z, pib ntawm x Oy thiab txav mus rau x.
Tsis sib xwskev tswj hwm qhov system 2 yog qhov sib txawv. Ntawm nws, Z-axis qhia txog kev taw qhia uas sab laug tes yuav yog. Cov lus hais tias Newton txoj cai tsis sib xws txhais tau hais tias ib tus neeg tuaj yeem siv txhua qhov kev sib koom tes, thiab cov kev cai ntawm xwm zoo ib yam. Thiab nws tseem tsim nyog sau cia tias parity symmetry feem ntau txhais los ntawm tsab ntawv P. Tam sim no cia peb mus rau lo lus nug tom ntej.
Kev ua haujlwm thiab hom kev sib luag, cov hauv paus ntsiab lus ntawm symmetry
Parity tsis yog tib qho kev faib ua feem ntawm kev txaus siab rau kev tshawb fawb. Lwm qhov yog hu ua lub sij hawm hloov. Hauv Newtonian mechanics, ib tus tuaj yeem xav txog kev kaw cov yeeb yaj kiab ntawm ib qho khoom poob rau hauv lub zog ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Tom qab ntawd, koj yuav tsum xav txog kev khiav cov yees duab rov qab. Ob leeg "mus tom ntej" thiab "rov qab" txav yuav ua raws Newton txoj cai (rov qab txav mus los piav txog qhov xwm txheej tsis zoo, tab sis nws yuav tsis ua txhaum txoj cai). Lub sij hawm thim rov qab feem ntau txhais los ntawm tsab ntawv T.
Txoj kev sib txuas
Rau txhua qhov paub hais tias (electron, proton, thiab lwm yam) muaj cov tshuaj tiv thaiv. Nws muaj raws nraim tib lub zog, tab sis qhov opposite hluav taws xob nqi. Lub antiparticle ntawm ib tug electron yog hu ua ib tug positron. Proton yog antiproton. Tsis ntev los no, antihydrogen tau tsim thiab kawm. Charge conjugation yog ib tug symmetry ntawm hais thiab lawv antiparticles. Obviously lawv tsis zoo ib yam. Tab sis lub hauv paus ntsiab lus ntawm symmetry txhais tau hais tias, piv txwv li, tus cwj pwm ntawm ib tug electron nyob rau hauv ib tug hluav taws xob teb yog zoo tib yam rau cov kev ua ntawm ib tug positron nyob rau hauv lub rov qab keeb kwm yav dhau. Charge conjugation yog denotedtsab ntawv C.
Cov symmetries, txawm li cas los xij, tsis yog qhov sib npaug ntawm cov cai ntawm xwm. Xyoo 1956, cov kev sim tau npaj txhij txog pom tias nyob rau hauv ib hom xov tooj cua hu ua beta lwj, muaj qhov tsis sib xws ntawm sab laug thiab sab xis. Nws yog thawj zaug kawm nyob rau hauv lub decays ntawm atomic nuclei, tab sis nws yog heev yooj yim piav nyob rau hauv lub decomposition ntawm lub negatively charged π meson, ib tug muaj zog interacting particle.
Nws, nyob rau hauv lem, decomposes mus rau hauv ib tug muon, los yog mus rau hauv ib tug electron thiab lawv antineutrino. Tab sis decays ntawm tus nqi them yog tsawg heev. Qhov no yog vim (los ntawm kev sib cav uas siv tshwj xeeb kev sib txheeb) rau qhov tseeb tias lub tswv yim ib txwm tshwm sim nrog nws txoj kev sib hloov mus rau nws txoj kev taw qhia. Yog tias qhov xwm txheej tau sib npaug ntawm sab laug thiab sab xis, ib tus yuav pom lub sijhawm neutrino ib nrab sijhawm nrog nws lub voj voog sib luag thiab ib feem nrog nws cov kev sib piv.
Qhov no yog vim qhov tseeb tias hauv daim iav kev taw qhia ntawm kev txav tsis yog hloov kho, tab sis los ntawm kev sib hloov. Txuas nrog qhov no yog qhov zoo them π + meson, antiparticle π -. Nws lwj mus rau hauv ib qho hluav taws xob neutrino nrog ib qho kev sib txuas mus rau nws lub zog. Qhov no yog qhov txawv ntawm nws tus cwj pwm. Nws cov antiparticles yog ib qho piv txwv ntawm tus nqi conjugation breaking.
Tom qab cov kev tshawb pom no, cov lus nug tau hais tias lub sijhawm hloov pauv hloov pauv T tau raug ua txhaum li cas. nqi thiab parity. SR, yog tias qhov no yog ib txoj hauv kev zoo symmetry txhais tau hais tias qhov lwj π + → e + + ν yuav tsum mus nrog tib yam.ceev as π - → e - +. Xyoo 1964, ib qho piv txwv ntawm cov txheej txheem uas ua txhaum CP tau tshawb pom nrog lwm cov txheej txheem sib cuam tshuam zoo hu ua Kmesons. Nws hloov tawm tias cov nplej no muaj cov khoom tshwj xeeb uas tso cai rau peb ntsuas qhov ua txhaum me ntsis ntawm CP. Nws tsis yog txog xyoo 2001 uas SR cuam tshuam tau ntsuas qhov kev txiav txim siab ntawm lwm cov txheej txheem, B mesons.
Cov txiaj ntsig no qhia meej tias qhov tsis muaj qhov sib luag feem ntau tsuas yog nthuav raws li qhov muaj nyob ntawm nws. Tseeb tiag, tsis ntev tom qab qhov kev tshawb pom ntawm SR ua txhaum cai, Andrei Sakharov tau sau tseg tias nws yog ib qho tseem ceeb ntawm cov kev cai ntawm cov xwm txheej rau kev nkag siab txog qhov tseem ceeb ntawm cov teeb meem ntawm cov khoom hauv lub ntiaj teb.
Principles
Txog tam sim no nws ntseeg tau tias kev sib xyaw ua ke ntawm CPT, them nqi sib txuas, sib luag, lub sijhawm thim rov qab, tau khaws cia. Qhov no ua raws li cov ntsiab cai dav dav ntawm kev sib raug zoo thiab quantum mechanics, thiab tau lees paub los ntawm kev sim kev tshawb fawb txog niaj hnub no. Yog tias pom muaj kev ua txhaum cai ntawm qhov sib luag no, nws yuav muaj qhov tshwm sim loj.
Txog tam sim no, qhov kev faib ua feem hauv kev sib tham yog qhov tseem ceeb uas lawv ua rau kev txuag cov cai lossis kev sib raug zoo ntawm cov tshuaj tiv thaiv ntawm cov khoom. Muaj lwm chav kawm ntawm symmetries uas ua tau txiav txim siab ntau lub zog ntawm cov khoom. Cov proportionalities no hu ua local or gauge proportionalities.
Ib qho zoo li no ua rau muaj kev cuam tshuam ntawm electromagnetic. Lwm qhov, hauv Einstein qhov xaus, rau lub ntiajteb txawj nqus. Nyob rau hauv nteg tawm nws lub hauv paus ntsiab lus ntawm generalNyob rau hauv txoj kev xav ntawm kev sib txheeb, tus kws tshawb fawb tau sib cav tias cov kev cai ntawm xwm yuav tsum muaj tsis yog tsuas yog txhawm rau kom lawv tsis sib xws, piv txwv li, thaum tig kev sib koom ua ke ib txhij txhua qhov chaw hauv qhov chaw, tab sis nrog kev hloov pauv..
Cov lej los piav txog qhov tshwm sim no tau tsim los ntawm Friedrich Riemann thiab lwm tus hauv lub xyoo pua puas xyoo. Einstein tau hloov kho ib nrab thiab rov tsim dua ib co rau nws tus kheej xav tau. Nws hloov tawm hais tias txhawm rau sau cov kev sib npaug (txoj cai) uas ua raws li txoj cai no, nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum tau ua kom paub qhov chaw uas muaj ntau txoj hauv kev zoo ib yam li electromagnetic (tshwj tsis yog tias nws muaj qhov sib tw ntawm ob). Nws raug txuas Newton txoj cai ntawm lub ntiajteb txawj nqus mus rau tej yam uas tsis loj heev, txav ceev los yog xoob. Rau cov tshuab uas yog li ntawd (piv rau qhov ceev ntawm lub teeb), kev sib piv dav dav ua rau ntau qhov txawv txav xws li qhov dub thiab qhov tsis sib haum xeeb. Tag nrho cov no yog los ntawm Einstein txoj kev xav tsis zoo.
lej thiab lwm yam kev tshawb fawb
Txoj cai ntawm kev sib haum xeeb thiab kev txuag txoj cai uas ua rau hluav taws xob thiab hlau nplaum yog lwm qhov piv txwv ntawm kev sib faib hauv zos. Txhawm rau nkag mus rau qhov no, ib tus yuav tsum tig mus rau lej. Hauv quantum mechanics, cov khoom ntawm ib qho hluav taws xob tau piav qhia los ntawm "wave function" ψ(x). Nws yog ib qho tseem ceeb rau kev ua hauj lwm uas ψ ua tus lej complex. Nws, nyob rau hauv lem, yeej ib txwm sau raws li cov khoom ntawm ib tug tiag tiag tus lej, ρ, thiab lub sij hawm, e iθ. Piv txwv li, hauv quantum mechanics, koj tuaj yeem muab cov yoj ua haujlwm los ntawm theem tas li, tsis muaj qhov cuam tshuam.
Tab sis yog lub hauv paus ntsiab lus ntawm symmetrylus dag ntawm ib yam dab tsi muaj zog, hais tias qhov sib npaug tsis nyob ntawm cov theem (ntau dua precisely, yog hais tias muaj ntau particles nrog txawv tsub nqi, raws li nyob rau hauv cov xwm, kev sib xyaw tshwj xeeb yog tsis tseem ceeb), nws yog tsim nyog, raws li nyob rau hauv feem ntau relativity, los qhia. ib pawg sib txawv. Cov cheeb tsam no yog electromagnetic. Kev siv lub hauv paus ntsiab lus symmetry no yuav tsum tau ua raws li Maxwell qhov sib npaug. Qhov no tseem ceeb.
Hnub no, txhua qhov kev sib cuam tshuam ntawm Tus Qauv Qauv tau nkag siab ua raws li cov hauv paus ntsiab lus ntawm kev ntsuas qhov sib luag hauv zos. Lub hav zoov ntawm W thiab Z bands, nrog rau lawv pawg, ib nrab-lub neej, thiab lwm yam khoom zoo sib xws, tau raug kwv yees ua tiav raws li qhov tshwm sim ntawm cov ntsiab cai no.
Tus lej ntsuas tsis tau
Rau ntau qhov laj thawj, tau thov ib daim ntawv teev npe ntawm lwm cov ntsiab lus ua tau zoo sib xws. Ib qho piv txwv zoo li no yog hu ua supersymmetry. Nws tau thov rau ob qho laj thawj. Ua ntej tshaj plaws, nws tuaj yeem piav qhia qhov kev sib tham ntev ntev: "Vim li cas thiaj muaj tsawg tsawg tus lej tsis muaj nyob hauv cov cai ntawm xwm."
Piv txwv li, thaum Planck qhia nws qhov h tas li, nws pom tau tias nws tuaj yeem siv los sau ib qho nrog qhov loj me, pib nrog Newton qhov tsis tu ncua. Tus lej no tam sim no hu ua Planck tus nqi.
Tus kws tshaj lij quantum physicist Paul Dirac (uas kwv yees tias muaj cov khoom tiv thaiv) tau txiav txim siab "qhov teeb meem ntawm cov lej loj". Nws hloov tawm tias postulating qhov xwm ntawm supersymmetry tuaj yeem pab daws qhov teeb meem. Supersymmetry tseem yog ib qho tseem ceeb rau kev nkag siab tias cov ntsiab lus ntawm kev sib raug zoo li cas tuaj yeem ua tauua raws li quantum mechanics.
Dab tsi yog supersymmetry?
Qhov kev ntsuas no, yog tias nws tshwm sim, hais txog fermions (cov khoom nrog ib nrab tus lej sib npaug uas ua raws li Pauli cais cov ntsiab lus) rau bosons (cov khoom nrog cov lej sib npaug uas ua raws li qhov hu ua Bose cov txheeb cais, uas ua rau tus cwj pwm ntawm lasers. thiab Bose condensates). Txawm li cas los xij, thaum xub thawj siab ib muag, nws zoo nkaus li ruam los tawm tswv yim zoo li no, vim tias yog tias nws yuav tshwm sim hauv qhov xwm txheej, ib tus yuav xav tias rau txhua qhov fermion yuav muaj ib qho boson nrog tib qhov loj, thiab vice versa.
Hauv lwm lo lus, ntxiv rau cov paub siv hluav taws xob, yuav tsum muaj cov khoom hu ua tus xaiv, uas tsis muaj kiv thiab tsis ua raws li txoj cai cais tawm, tab sis nyob rau hauv tag nrho lwm yam nws yog tib yam li electron. Ib yam li ntawd, ib qho photon yuav tsum xa mus rau lwm cov khoom nrog spin 1/2 (uas ua raws li kev cais tawm, zoo li electron) nrog xoom huab hwm coj thiab cov khoom zoo li photons. Xws li hais tsis tau pom. Nws hloov tawm, txawm li cas los xij, tias qhov tseeb no tuaj yeem sib raug zoo, thiab qhov no ua rau ib qho kawg ntawm kev sib haum xeeb.
Space
Txoj kev tuaj yeem yog qhov sib npaug ntawm cov cai ntawm xwm, tab sis tsis tas yuav tsum tshwm sim hauv ntiaj teb ib puag ncig. Qhov chaw nyob ib puag ncig tsis sib xws. Nws puv nrog txhua yam khoom uas muaj nyob hauv qee qhov chaw. Txawm li cas los xij, los ntawm kev txuag ntawm lub zog, txiv neej paub tias cov cai ntawm xwm yog sib npaug. Tab sis hauv qee qhov xwm txheej proportionality"spontaneously tawg". Hauv particle physics, lo lus no yog siv nqaim dua.
Symmetry yog hais tias yuav tawg ntho yog tias lub zog qis tshaj plaws tsis sib haum.
Qhov tshwm sim no tshwm sim hauv ntau qhov xwm txheej:
- Nyob rau hauv cov hlau nplaum tas mus li, qhov kev sib tw ntawm kev sib tw uas ua rau cov hlau nplaum hauv lub xeev lub zog qis tshaj plaws ua rau kev sib hloov tsis sib haum.
- Nyob rau hauv kev sib cuam tshuam ntawm π mesons, uas blunt lub proportionality hu ua chiral.
Lo lus nug: "Puas supersymmetry muaj nyob hauv lub xeev tawg" tam sim no yog qhov kev tshawb fawb hnyav. Nws nyob hauv lub siab ntawm ntau tus kws tshawb fawb.
Cov ntsiab lus ntawm kev sib luag thiab cov cai ntawm kev txuag ntawm lub cev ntau
Hauv kev tshawb fawb, txoj cai no hais tias ib qho cuab yeej ntsuas tau ntawm ib qho kev sib cais tsis hloov pauv thaum nws hloov zuj zus mus. Cov cai tswj xyuas tseeb suav nrog kev khaws cia ntawm lub zog, lub zog tawm ntawm lub zog, nws lub zog, thiab tus nqi hluav taws xob. Tseem muaj ntau txoj cai ntawm kwv yees li kev tso tseg uas siv rau ntau yam xws li pawg, parity, lepton thiab baryon tus lej, kev txawv txav, hyperzary, thiab lwm yam. Cov khoom no tau khaws cia hauv qee cov chav kawm ntawm lub cev, tab sis tsis yog tag nrho.
Noether's theorem
Txoj cai hauv zos feem ntau yog qhia lej raws li ib feem ntawm qhov sib txawv txuas ntxiv uas muab qhov sib piv ntawm qhov ntau thiab tsawgnws hloov. Nws hais tias tus lej khaws cia hauv qhov taw tes lossis ntim tsuas yog hloov tau los ntawm qhov uas nkag lossis tawm ntawm lub ntim.
Los ntawm Noether's theorem: txhua txoj cai kev txuag muaj feem cuam tshuam rau lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev sib luag hauv physics.
Txoj cai raug suav hais tias yog qhov tseem ceeb ntawm cov xwm txheej nrog kev siv dav hauv qhov kev tshawb fawb no, nrog rau lwm yam xws li chemistry, biology, geology thiab engineering.
Txoj cai lij choj feem ntau yog qhov tseeb lossis meej. Hauv kev nkag siab tias lawv siv rau txhua qhov ua tau. Los ntawm Noether's theorem, symmetry cov ntsiab lus yog ib feem. Hauv kev nkag siab tias lawv siv tau rau qee cov txheej txheem, tab sis tsis yog rau lwm tus. Nws kuj tau hais tias muaj kev sib txuas lus ib leeg ntawm lawv txhua tus thiab qhov sib txawv ntawm qhov xwm txheej.
Cov txiaj ntsig tseem ceeb tshwj xeeb yog: txoj cai sib luag, txoj cai kev txuag, Noether's theorem.
