蚂蚁都知道走折射路线,最小作用量原理的物理之美( 九 )

规范变换对称性——电荷守恒

前面三种守恒定律演绎了时间和空间的基本对称规律 , 意味着无论在何时何地重复同一种物理实验 , 我们都能得到同样的结果;电荷守恒早在18世纪就被发现 , 直到诺特定理提出后 , 科学家顺藤摸瓜才有了规范变换对称性 。

诺特定理告诉我们 , 物理规律的对称性就是作用量的对称性 , 我们要寻找最小作用量 , 可以先找到对称性 , 然后根据诺特定理找到对应的作用量 , 再去发现最小作用量 , 从而得到相应的物理规律 。

这是多么美妙的一件事啊!想想几百年前科学家要想得到物理规律 , 只能根据经验或者灵感去猜 , 现在我们有了一种系统的方法去寻找物理规律;而且以前看起来完全不搭边的守恒定律 , 居然都可以由诺特定理给出 , 难怪诺特定理在现代物理学中处于中心位置 。

如果你是造物主 , 在创造世界时 , 肯定不会单独去设计诸如空气阻力F=(1/2)CρSV^2这种公式 , 你只需要设定最小作用量原理 , 然后添加几个作用量 , 并让作用量遵循某个对称性 , 这样大自然就变得美妙与和谐了 。

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