
【化】 symmetry breaking
symmetry
【化】 symmetry
【醫】 symmetry
break; breakable; broken; cleave; damaged; defeat; destroy; torn; worn-out
be short of; imperfect; lack; minus
【醫】 a-
對稱破缺(Symmetry Breaking)是物理學與數學中的重要概念,指系統在特定條件下失去原有對稱性的現象。從漢英詞典角度解析,"對稱"對應英文"symmetry",指物體或規律在某種變換下的不變性;"破缺"譯為"breaking",表示原有狀态的打破。該術語常用于描述自然現象中從高對稱性向低對稱性的轉變過程。
在粒子物理學中,對稱破缺機制解釋了基本作用力的統一與分化。例如,電弱相互作用通過希格斯場的對稱破缺分離為電磁力與弱核力。數學上可表示為拉格朗日量在規範變換下的非對稱性: $$ mathcal{L} rightarrow mathcal{L}' + Deltamathcal{L} $$ 其中$Deltamathcal{L}$破壞了原始對稱性(來源:Springer《量子場論導論》)。
該概念在凝聚态物理中同樣關鍵,如超導BCS理論中的庫珀對形成即源于電子-聲子相互作用導緻的對稱破缺(來源:APS《物理評論》期刊)。其跨學科應用涵蓋宇宙學相變、晶體結構缺陷分析等領域,被《中國大百科全書》收錄為現代物理核心術語。
對稱破缺(Symmetry Breaking)是物理學中的重要概念,指系統原本具有的對稱性在特定條件下被破壞,導緻實際觀測結果不再對稱的現象。以下是詳細解釋:
對稱破缺描述的是理論數學形式保持對稱性,但物理結果呈現不對稱性的狀态。例如,一個方程可能在數學上具有對稱性,但其解(如粒子行為、物質分布)卻表現出不對稱特征。
自發對稱破缺
系統的拉格朗日量或哈密頓量具有對稱性,但最低能量态(真空态)不滿足該對稱性。例如:
明顯對稱破缺
理論的數學形式本身直接包含破壞對稱性的項。例如,弱相互作用中宇稱不守恒屬于此類。
宇宙演化
大爆炸初期物質與反物質應等量對稱,但實際宇宙以物質為主,表明存在對稱破缺(如CP對稱破缺)。
相變現象
水結冰時,液态的均勻對稱性被打破,形成具有特定晶體結構的冰。
數學模型
函數 ( f(x) = x + ax ) 在 ( a < 0 ) 時,最小值出現在 ( x
eq 0 ) 處,破壞偶函數對稱性。
對稱破缺揭示了自然規律從對稱到複雜結構的演化,是理解粒子物理、宇宙學、凝聚态等領域的關鍵:
對稱破缺是連接數學對稱性與物理不對稱現象的橋梁,既解釋了微觀粒子的質量起源,也關聯着宏觀宇宙的結構演化。如需進一步了解,可參考高權威性來源如(數學模型)或(宇宙學案例)。
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