当前课程知识点:量子力学(上) > 第五章 量子力学中的对称性与守恒量 > 5.2 对称性与守恒量 > 5.2.4 离散对称性及离散守恒量
刚才所举的两个例子
都是连续变换
现在我们考虑离散变换
其实刚才我们谈到的
变换算符与厄密算符
之间的差在有些情况下
可以是同时具备的
那就是说
这个Q即满足幺正性
又满足厄密性
所谓的幺正性是
Q等于Q的厄密共轭
而幺正性是Q的逆等于
Q的厄密共轭
如果二者同时兼备的话
那么
这两个等式就是
同时成立的
那么这样以来Q本身
也就是可观察量了
在这个式子上
如果我们再乘以Q的话
那么一方面
这里变成了Q平方
另一方面
Q的逆乘以Q是单位矩阵
所以说Q的平方是单位矩阵
这就表明
Q是一个离散的变换
它的本征值
只可能是+1或者是-1
这种变换是离散变换
如果在这种变换之下
系统仍然保持不变
我们就把它称之为
离散的对称性
对应的也就是
离散的守恒量
一个典型的
离散变换的例子是空间反射
我们把它记为P
P的作用就是
当P作用于ψ(r)的时候
把它变成了ψ(-r)
由于r变成-r再变换一次
是-r又变回到r
所以很显然这个P的平方
就是单位算符或者说是
恒等变换
这当然就是一个离散变换
所谓系统在这样的变换下
保持不变
意思就是
哈密顿量算符在
-r这个地方的值
就等于它在r这个地方的值
而这时候我们自然会发觉
P这个算符和H
是可以对易的
也就是说
它是一个守恒量
而这个守恒量
是我们已经熟悉的量
就是宇称
总体来说
我们对于量子力学里的
对称性和它
与守恒量之间的关系
进行了上述的分析
对于对称性
在自然界中的地位
科学家一贯都非常重视
事实上我们在学经典力学
和经典电动力学的时候
已经了解了一系列的
守恒定律
包括能量守恒
动量守恒
角动量守恒
电荷守恒
宇称守恒等等
到了20世纪的时候
人们认识到了
许多和经典物理不同的
物理现象
比如说在20世纪中期
基本粒子物理
有了迅速的发展
人们就在这个领域里
发现了许多
与经典世界和宏观世界
非常不同的现象
其中有一些现象
就引起了人们的迷惑
因为这些现象
用宇称守恒的概念
是很难解释的
虽然如此
大部分人仍然不自觉的
把自然规律满足宇称守恒
当作了一件不言而喻的事情
要克服这样一个惯性思维
其实是一件困难(的事情)
面对这个难关
1956年两位年青的
中国物理学家
李政道和杨振宁
根据对实验现象的仔细分析
大胆的提出了
弱相互作用中
宇称不守恒的假设
随后另外一位
中国的女物理学家
吴健雄领导的小组
用非常巧妙的实验
证明了李政道和杨振宁的
这个假设
弱相互作用
宇称不守恒的假设
打破了人们对于
宇称守恒永远成立的
这个迷信
从这个假设向前发展
人们才构建了
目前的粒子物理的标准模型
所以说
弱相互作用中
宇称不守恒的发现
是物理学的发展史上
划时代的和影响深远的
总结这一节我们的研究
我们可以得到这样的结论
在物理学里对称或者说守恒
与不对称或者说不守恒
都是重要的都是美妙的
二者是相辅相成的
在物理学里是缺一不可的
-引言
--引言
-1.1 普朗克的光量子假说
-1.2 玻尔的原子结构模型
-1.3 德布罗意的物质波假说
-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业
-2.1波函数
-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业
-2.2 薛定谔方程
-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业
-3.1一维运动问题的一般分析
-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业
-3.2 方势阱
-3.3 δ函数势阱
-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业
-3.4 线性谐振子
-3.5 一维散射问题
-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业
-*3.6 δ势的穿透
-*3.7 周期性势场中的能带结构
--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业
-4.1 算符及其运算
-第四章 力学量用算符表示--第8周作业
-4.2 厄密算符的主要性质
-第四章 力学量用算符表示--第9周作业
-4.3 动量本征函数的归一化
-4.4 角动量算符的本征值和本征态
-第四章 力学量用算符表示--第10周作业
-5.1 量子力学中的守恒量
-5.2 对称性与守恒量
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业
-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性
-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业
-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质
-*6.2 球无限深势阱
-第六章 中心力场--第13周作业
-6.3 三维各向同性谐振子
-6.4 氢原子和类氢离子
-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程
-*7.2 朗道能级
-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应