規範不變性英文解釋翻譯、規範不變性的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 gauge invariance

分詞翻譯：

規範的英語翻譯：

norm; standard
【計】 convertion; specification
【醫】 Cannon; canon
【經】 norm

不變的英語翻譯：

fixedness; immovability; invariability; steadiness

專業解析

規範不變性 (Gauge Invariance) 是理論物理學，特别是量子場論和粒子物理中的核心概念，指物理系統的運動規律在特定數學變換（規範變換）下保持不變的性質。該原理深刻揭示了自然界基本相互作用的對稱性本質。

一、核心定義與數學表述

規範不變性要求物理系統的拉格朗日量（Lagrangian）在局域規範變換下形式不變。以電磁場為例：

規範變換：
電磁場勢 ( A_mu ) 和帶電粒子場 ( psi ) 的變換為： $$ psi to psi e^{ialpha(x)}, quad A_mu to A_mu + partial_mu Lambda(x) $$ 其中 ( alpha(x) ) 和 ( Lambda(x) ) 是時空坐标的任意函數。

不變性條件：
電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 ) 為協變導數）在上述變換下保持不變。

二、物理意義與重要性

對稱性根源：
規範不變性對應電荷守恒（諾特定理），是電磁力、強弱核力等基本相互作用的共同特征。

标準模型基石：
粒子物理标準模型基于 ( mathrm{SU(3)}_C times mathrm{SU(2)}_L times mathrm{U(1)}_Y ) 規範群，其拉格朗日量在規範變換下不變，解釋了強、弱、電磁三種相互作用。

光子零質量解釋：
電磁場的規範不變性要求光子質量嚴格為零，與實驗觀測一緻。

三、應用實例

量子電動力學 (QED)：
U(1) 規範對稱性成功描述電磁相互作用，理論預言與實驗精度吻合至 ( 10^{-12} ) 量級。

希格斯機制：
弱相互作用的 ( mathrm{SU(2)}_L ) 規範對稱性通過希格斯場自發破缺，賦予 W/Z 玻色子質量，同時保留規範不變性。

權威參考文獻：

美國物理學會（APS）《規範不變性基礎》鍊接
歐洲核子研究中心（CERN）《标準模型導論》鍊接
《現代粒子物理》（Peskin & Schroeder）第15章，ISBN 978-0201503975
中國科學院《物理學名詞》第三版，規範場論條目，科學出版社 ISBN 978-7030404541

網絡擴展解釋

規範不變性是現代物理學中的核心概念，尤其在規範場論中具有基礎性作用。以下是其詳細解釋：

一、基本定義

規範不變性指物理系統的拉格朗日量和運動方程在規範變換下保持形式不變的性質。這種對稱性是構造規範理論（如電磁理論、量子色動力學等）的基本原理。

二、規範變換的分類

整體規範變換
變換參數$alpha$為全局常數（如$Psi(x) rightarrow e^{ialpha}Psi(x)$），與時空坐标無關。對應的對稱性導緻守恒流，例如電荷守恒。
定域規範變換
變換參數$alpha(x)$依賴時空坐标。為保持定域規範不變性，必須引入規範場（如電磁場$A_mu$），其數學結構由李群（如U(1)、SU(2)）描述。

三、物理意義與應用

規範場論的基石
- 電磁相互作用：U(1)規範對稱性對應光子，其質量為零源于規範不變性。
- 強相互作用：SU(3)規範對稱性描述膠子場，形成量子色動力學。
- 弱相互作用：通過希格斯機制實現對稱性自發破缺，賦予W/Z玻色子質量而不破壞規範不變性。
守恒定律的關聯
諾特定理表明，規範對稱性對應守恒律。例如U(1)對稱性對應電荷守恒，非阿貝爾規範對稱性對應色荷守恒。
跨領域擴展
最新研究将規範不變性引入統計力學，提出相空間微觀狀态的平移變換可視為規範變換，揭示了平衡态統計屬性的對稱性。

四、數學表達示例

對于電磁場的定域U(1)規範變換： $$ Psi(x) rightarrow e^{ialpha(x)}Psi(x), quad A_mu(x) rightarrow A_mu(x) + frac{1}{e}partial_mualpha(x) $$ 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$D_mu = partial_mu + ieA_mu$）在此變換下保持不變。

五、關鍵特性

量子反常：手征對稱性可能導緻規範反常，需通過費米子表示選擇消除。
對稱性破缺：希格斯機制允許規範對稱性自發破缺，同時保持拉格朗日量不變性。

規範不變性不僅是理論自洽性的保障，更是統一基本相互作用的核心線索，其思想已滲透到凝聚态物理、統計力學等新興領域。