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对称性与守恒定律(2)

来源: 时间:2009-02-12 01:00 点击:收藏 我要投稿


  
  (8)式中忽略λ的高阶小量,由上式看到
  
  即F是厄米算符,F称为变换算符的生成元。由此可见,当不是厄米算符时,与某个力学量F相对应。再根据可得
  
  (10)
可见F是体系的一个守恒量。
  
  从上面的讨论说明,量子体系的对称性,对应着力学量的守恒,下面具体讨论时空对称性与动量、能量、角动量守恒。
  
  1.空间平移不变性(空间均匀性)与动量守恒。
  
  空间平移不变性就是指体系整体移动δr时,体系的哈密顿算符保持不变.当没有外场时,体系就是具有空间平移不变性。
  
  设体系的坐标自r平移到,那么波函数ψ(r)变换到ψ(s)(r)
  
  2.空间旋转不变性(空间各向同性)与角动量守恒
  
  空间旋转不变性就是指体系整体绕任意轴n旋δφ时,体系的哈密顿算符不变。当体系处于中心对称场或无外场时,体系具有空间旋转不变性。
  3.时间平移不变性与能量守恒
  时间平移不变性就是指体系作时间平移时,其哈密顿算符不变。当体系处于不变外场或没有外场时,体系的哈密顿算符与时间无关(),体系具有时间平移不变性。
  和空间平移讨论类似,时间平移算符δt对波函数的作用就是使体系从态变为时间平移态:
  同样,将(27)式的右端在T的领域展开为泰勒级数
  
  四、结语
  
  从上面的讨论我们可以看到,三个守恒定律都是由于体系的时空对称性引起的,这说明物质运动与时间空间的对称性有着密切的联系,并且这三个守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示,曾加了我们对对称性和守恒定律的认识.对称性和守恒定律之间的联系,使我们认识到,任何一种对称性,或者说一种拉格朗日或哈密顿的变换不变性,都对应着一种守恒定律和一种不可观测量,这一结论在我们的物理研究中具有极其重要的意义,尤其是在粒子物理学和物理学中,重子数守恒、轻子数守恒和同位旋守恒等内禀参量的守恒在我们的研究中起着重要的作用.下表中我们简要给出一些对称性和守恒律之间的关系。
  
  
  参考文献
  
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