张沁源,对称性,某种操作下的不变,所以你无法确定这样的操作是否进行过

http://blog.eastday.com/qyzhang/art/445544.html

对称性和不可观测性 ——解读2008年诺贝尔物理学奖之（五） 前文（解读二）讲过，对称性就是不变性。无论是几何图形的对称还是自然规律的对称，都可归结为某种操作下的不变。正因为不变，所以你无法确定这样的操作是否进行过。 例如，一个球体，绕其球心旋转任意角度后依旧是球体，人们不知道它是否旋转过，这表明，只观察球体本身，不可能知道（不可能观测到）是否进行过这样一种操作。再如，有一条很长很长（假设为无限长）的白色等宽方格纸条，把它平移一个方格。从这纸条上我们无法知道（不可观测）它是否被平移。上述球体的旋转不变性就是球对称，纸条的平移不变性就是平移对称。 这两种对称，都属于对空间进行某种操作后的不变性，前者称为空间旋转不变性（球对称），后者称为空间平移不变性（平移对称）。总之，涉及到这样一些对于图形不变的操作，我们不可能通过图形是否有变化而被察觉。 不可观测性意味着存在不可观测量。在球对称，或者说空间旋转不变性的情况下不存在一个绝对的方向；在空间平移对称，或者说在空间平移不变性的情况下不存在一个绝对的位置。绝对方向和绝对位置就是不可观测量。 我们生活所在的空间是空间平移和空间旋转不变的，我们不知道自己所处的绝对位置和绝对方向。设想一下，我们能说出自己所处的绝对位置吗？当然不能。我们平时所说的位置，都是相对于某一个参考物体而言的，都是相对位置。 譬如说，“上海大剧院2排6座”就是相对位置。“上海大剧院”的位置由周围的街道给定，“2排6座”还得由大剧院的四壁给定。其实，只要仔细想一下，在我们的生活中，要确定空间中的任意一点的位置都必须通过上下、左右和高低三个方向上的参照物，不是吗？一句话，我们所能确定的只是相对位置。 除了不存在绝对的方向、绝对的位置外，也不存在绝对的时间。我们可以说今天是哪年哪月那日，但那是相对于一个给定的时间原点——公元元年——而言的。离开了公元元年（或其它元年）这样一个参照点，去谈论年月日就显得毫无意义。在我们的生活中绝对时间是不可观测的。绝对时间的不存在或者绝对时间的不可观测这样的说法与时间平移对称性完全等价。 不可观测性又可理解为不可区分性。绝对位置不可观测，当然就不可能区分此绝对位置与彼绝对位置。同样，绝对方向和绝对时间也都是不可区分的。 前文（解读三）中提到，自然规律不仅有时空对称性还有非时空的对称性。特别提及非时空对称性中的同位旋对称。同位旋对称是强相互作用下中子和质子交换后原子核系统状态的不变性。在原子核内，如果只考虑强相互作用，那么中子和质子完全同一，他们是不可区分的，或者说，不可观测到中子和质子之间的区别。正因为此，如果只考虑强相互作用，中子和质子可以看成同一种粒子，物理学家称之为核子。

所有跟帖： 

• 高涌泉：隱密的對稱 -marketreflections- ♂ (5772 bytes) () 07/18/2010 postreply 13:58:51