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对称性和热学

1引言对称性原理在物理学中的基础地位,正越来越受到物理学家的重视.从单纯地将对称性看作对物理现象可能性的一种限制,转向把它作为确立物理定律的一块基石.整个物理学的发展,就是物理学家通过大量精确的实验观测和深入的理论分析,揭示各种制约自然界物理现象的基本规律,例如力学的牛顿三定律,热学的热力学第一、二、三定律,电磁学的麦克斯韦方程组等.近年来的研究揭示,贯穿于物理学各分支领域里的这些规律中,还存在一些概括性更高的法则,对称性原理就是其中主要的一个.诺贝尔奖得主和对称性原理的主要阐述者之一的EugeneWigner[1]把对称性与自然定律之间的关系,类比于自然定律与单个事件之间的关系时说:“对称性原理为自然定律提供的构造和相关性,恰似自然定律自身为一组事件提供的构造和相关性.”那末,对称性原理与热学或热物理学(包括热力学和统计物理学)之间有什么关系?我们能否把对称性看作制约热物理学建立和发展的、概括性更高的法则?换句话说,我们能否从...  (本文共5页) 阅读全文>>

《哈尔滨师范大学自然科学学报》2000年03期
哈尔滨师范大学自然科学学报

非对称性和热学

0 引 言看了《大学物理》1 999年第 2期发表的“对称性和热学”一文 ,很受启发 ,如何将物理学的基本定律都统一在对称性原理这个更普遍的理论框架之下 ,是当代物理学的热门话题之一 ,它预示着基础物理教学内容与教学体系的重大改革 .但笔者认为虽然热力学第一定律是时间平移对称性的结果 ,广义的热力学第一定律是空间平移和转动对称性的结果 ,但热学中也存在着非对称性 .本文仅试谈非对称性与热力学第二定律 .1 非对称性与热力学第二定律1 .1 热力学第二定律揭示了自然界能量分布变化的非对称性热力学第二定律有两种基本表述 ,其一是热力学第二定律的开尔文表述 :不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响 .热力学第二定律的开尔文表述揭示了自然界存在的基本的非对称性 .开尔文表述指出不可能将热全部转化为功 ,但对功转化为热却没有任何限制 .功可以完全转化为热 ,而不产生任何其它可分辨的变化 .尽管功和热就其作为转化能量的一种形...  (本文共3页) 阅读全文>>

《高师理科学刊》2000年02期
高师理科学刊

非对称性和热学

0引言 文[1]中论述了“对称性和热学”.如何将物理学的基本定律都统一在对称性原理这个更普遍的理论框架之下,是当代物理学的热门话题之一,它预示着基础物理教学内容与教学体系的重大改革.但笔者认为虽然热力学第一定律是时间平移对称性的结果,广义的热力学第一定律是空间平移和转动对称性的结果,但热学中也存在着非对称性.本文对非对称性与热力学第二定律进行了探讨.1热力学第二定律揭示了自然界能量分布变化的非对称性 热力学第二定律有两种基本表述.其一是热力学第二定律的开尔文表述:不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响.热力学第二定律的开尔文表述揭示了自然界存在的基本的非对称性,指出不可能将热全部转化为功,但对功转化为热却没有任何限制.功可以完全转化为热,而不产生任何其它可分辨的变化.尽管功和热就其作为转化能量的一种形式来看是等价的,但是就它们在互相变化的方式来看却不是等价的.有一个基本的自然税:自然界接受热功等价,但在热转化为功...  (本文共2页) 阅读全文>>

《哲学研究》2015年02期
哲学研究

热物理学中对称现象的语境分析及其意义

对称现象在自然界中普遍存在,威尔(H.Weyl)关于这一概念曾经做出较为完备的定义:若存在某一客体,对其做某种事情,做完之后,该客体看起来仍和先前一样,那它就是对称的。(cf.Feynman,p.499)本文从热学中的对称现象出发,通过全面分析描述对称关系的科学语言和形式化的数学语言,从而把握其中的句法特征及其意义。在语境的视野下认识、理解和把握对称关系的深刻内涵,可以丰富对称理论的内容,扩展对称理论的应用范围。一、热学中的对称现象及其应用宏观系统是由微观粒子组成的,热学研究分别从宏观和微观两个视角展开。系统的宏观特性易于观察,实验完成后归纳总结得到规律;微观系统中的规律是在建立理想化模型后,借助经典理论模型合理外推得到。经典理论在解决多体问题时会显示出自身的局限性,利用规律之间的对称性,可以从已知的宏观规律中推导出相应的微观规律。对称关系在热学中的成功应用,并不单纯是宏观世界微观化的结果,说明它们之间存在本质关联,也可以认为是...  (本文共7页) 阅读全文>>

《河南科技》2004年08期
河南科技

对称性的意蕴与科学方法论

作为人类认知世界的结晶,对称性与人类的文明历史一样久远,它普适于人类生活的各个方面。我们的先人首先从认识自然界的形象对称开始,如树叶的左右对称、月圆时的中轴对称等,并把这种对称外化为人工自然当中。在古人类的遗址中发现的陶器和青铜器,古代的壁画和丝织品的花纹等,都以图案的对称性为主旋律。它对人类的审美意念产生了重大的影响,中世纪的美学家把对称理解为美,将对称与完整、和谐相关联。不仅如此,对称性的触角自古代开始就向自然科学中延伸。著名的古希腊数学家欧几里德在其《几何原本》中就研究几何图形的对称性。近代的数学还进一步创立了关于对称性的数学理论———群论。近现代的化学和矿物学家从对称性上把晶体划分为晶系和对称类型。生物学家发现和研究了低等生物的辐射对称和高等生物的两侧对称。对称性的研究对物理学的贡献卓著,丁肇中证实了根据粒子之间的对称性而大胆预言的Ψ/J粒子存在。由于对称的普适性使得对称性之概念在不同的语言环境中有不同的意蕴。因此,简单...  (本文共2页) 阅读全文>>

《辽宁师范大学学报》1970年20期
辽宁师范大学学报

对称性——矛盾的一种特殊形式

对称性——矛盾的一种特殊形式徐爱华摘要文章以社会生活中的大量事实为例讨论了对称现象,论证了对称性只是矛盾的一种特殊形式,其实质都是对立统一。关键词对称;矛盾;美学;哲学有人说,虽然不是任何事物都具有对称性,但是,只有对称才称得上美。对于这种观点笔者不敢苟同。窃以为,非对称性是事物的基本形式,而对称性只是事物存在的一种特殊形式。不仅如此,任何对称性都无一例外地充满着矛盾性,换言之,矛盾性才是事物的基本属性。——航空母舰的飞行甲板及其驾驶台,无论从形状上看,还是从它们所处的位置上看,都无所谓对称性而言,然而,飞机却能因此而得以起飞和降落。这里有对称性吗?没有,有的只是差异性。——舢板尾部的橹椎,虽然只有一个,但是它位不居中,南方大多居右,而北方又以左舷为多,唯不见有中立者。但是,小船却能行转自如。从橹椎位置上讲,此处根本没有什么对称性。——汽车的方向盘亦无有中设者,我国多在左侧,外国多在右侧,独未见中出者,但是,汽车却能进退转停,随...  (本文共3页) 阅读全文>>

《南都学坛》1993年S1期
南都学坛

化学应用中的对称性概念及其实质

1.M#dtf$ 大自然中的许多物体稠”一有不同程度的对称住,例如雷片是六角成形、人体本身是左右对称够.人们从物体的对苏性发现,对称住玫商的物体,受力均匀,稳定性高,从而给对称性鹰于了物理意义.问蔚科学的发展,人多纽臼嗣印注引人戮学领域,使其含义有所推移和引申,例如周翔函数具有对称性簿.并攒而迹用于迟辑思维中.人们借用对称这个词来联系两个对立或类似的事物,科学发胚史d团娜回腰的作用.例如L·由Bet.提出檄观位于具初栅出JM的赂吸时,益5=’.er-,de8lffttt: 自然喜圭对称 物质和侣射两类实体应该是相互对称的 掐射既兼有波性和粒性,物质也当囊 性和波性【‘】. 对称性的馒初定兄q在分界面或正中面两侧的部分应具有相应的大小、形状和位迂”,显然这甚指物体的左和右的对称.现在对称性的最概括的定义是:一种能于经过某种变换而保持不变的性质j卜栅她,人们经常讨论的物体及囹象的对称住是这样定义的:物体以及图象经过某—不改...  (本文共4页) 阅读全文>>