规范不变性英文解释翻译、规范不变性的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 gauge invariance

分词翻译：

规范的英语翻译：

norm; standard
【计】 convertion; specification
【医】 Cannon; canon
【经】 norm

不变的英语翻译：

fixedness; immovability; invariability; steadiness

专业解析

规范不变性 (Gauge Invariance) 是理论物理学，特别是量子场论和粒子物理中的核心概念，指物理系统的运动规律在特定数学变换（规范变换）下保持不变的性质。该原理深刻揭示了自然界基本相互作用的对称性本质。

一、核心定义与数学表述

规范不变性要求物理系统的拉格朗日量（Lagrangian）在局域规范变换下形式不变。以电磁场为例：

规范变换：
电磁场势 ( A_mu ) 和带电粒子场 ( psi ) 的变换为： $$ psi to psi e^{ialpha(x)}, quad A_mu to A_mu + partial_mu Lambda(x) $$ 其中 ( alpha(x) ) 和 ( Lambda(x) ) 是时空坐标的任意函数。

不变性条件：
电磁相互作用的拉格朗日量 ( mathcal{L} = -frac{1}{4}F_{mu u}F^{mu u} + bar{psi}(igamma^mu D_mu - m)psi )（( D_mu = partial_mu - ieA_mu ) 为协变导数）在上述变换下保持不变。

二、物理意义与重要性

对称性根源：
规范不变性对应电荷守恒（诺特定理），是电磁力、强弱核力等基本相互作用的共同特征。

标准模型基石：
粒子物理标准模型基于 ( mathrm{SU(3)}_C times mathrm{SU(2)}_L times mathrm{U(1)}_Y ) 规范群，其拉格朗日量在规范变换下不变，解释了强、弱、电磁三种相互作用。

光子零质量解释：
电磁场的规范不变性要求光子质量严格为零，与实验观测一致。

三、应用实例

量子电动力学 (QED)：
U(1) 规范对称性成功描述电磁相互作用，理论预言与实验精度吻合至 ( 10^{-12} ) 量级。

希格斯机制：
弱相互作用的 ( mathrm{SU(2)}_L ) 规范对称性通过希格斯场自发破缺，赋予 W/Z 玻色子质量，同时保留规范不变性。

权威参考文献：

美国物理学会（APS）《规范不变性基础》链接
欧洲核子研究中心（CERN）《标准模型导论》链接
《现代粒子物理》（Peskin & Schroeder）第15章，ISBN 978-0201503975
中国科学院《物理学名词》第三版，规范场论条目，科学出版社 ISBN 978-7030404541

网络扩展解释

规范不变性是现代物理学中的核心概念，尤其在规范场论中具有基础性作用。以下是其详细解释：

一、基本定义

规范不变性指物理系统的拉格朗日量和运动方程在规范变换下保持形式不变的性质。这种对称性是构造规范理论（如电磁理论、量子色动力学等）的基本原理。

二、规范变换的分类

整体规范变换
变换参数$alpha$为全局常数（如$Psi(x) rightarrow e^{ialpha}Psi(x)$），与时空坐标无关。对应的对称性导致守恒流，例如电荷守恒。
定域规范变换
变换参数$alpha(x)$依赖时空坐标。为保持定域规范不变性，必须引入规范场（如电磁场$A_mu$），其数学结构由李群（如U(1)、SU(2)）描述。

三、物理意义与应用

规范场论的基石
- 电磁相互作用：U(1)规范对称性对应光子，其质量为零源于规范不变性。
- 强相互作用：SU(3)规范对称性描述胶子场，形成量子色动力学。
- 弱相互作用：通过希格斯机制实现对称性自发破缺，赋予W/Z玻色子质量而不破坏规范不变性。
守恒定律的关联
诺特定理表明，规范对称性对应守恒律。例如U(1)对称性对应电荷守恒，非阿贝尔规范对称性对应色荷守恒。
跨领域扩展
最新研究将规范不变性引入统计力学，提出相空间微观状态的平移变换可视为规范变换，揭示了平衡态统计属性的对称性。

四、数学表达示例

对于电磁场的定域U(1)规范变换： $$ Psi(x) rightarrow e^{ialpha(x)}Psi(x), quad A_mu(x) rightarrow A_mu(x) + frac{1}{e}partial_mualpha(x) $$ 拉格朗日量$mathcal{L} = bar{Psi}(igamma^mu Dmu - m)Psi - frac{1}{4}F{mu u}F^{mu u}$（其中$D_mu = partial_mu + ieA_mu$）在此变换下保持不变。

五、关键特性

量子反常：手征对称性可能导致规范反常，需通过费米子表示选择消除。
对称性破缺：希格斯机制允许规范对称性自发破缺，同时保持拉格朗日量不变性。

规范不变性不仅是理论自洽性的保障，更是统一基本相互作用的核心线索，其思想已渗透到凝聚态物理、统计力学等新兴领域。