对称性破缺 - 版本历史

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对称性与拓扑序：新型量子计算机的物理基础

2021年7月31日 (六) 07:06 唐糖糖

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2021年7月31日 (六) 06:57 唐糖糖

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2021年7月31日 (六) 06:48 唐糖糖

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2021年7月31日 (六) 06:44 唐糖糖

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 * Mermin–Wagner 理论
 * 诺顿的圆顶
-* 二阶相变
+* 二阶[[相变]]
 * 化学中自发绝对非对称合成
-* 对称性破缺
+* [[对称性破缺]]
 * 快子凝聚
 * 1964年PRL对称性破缺文章
 ==注解==

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 ===其他文章===
-====[[https://www.zhihu.com/question/264072638 如何结合简单的的例子解释「对称性破缺」？]]====
+====[https://www.zhihu.com/question/264072638 如何结合简单的的例子解释「对称性破缺」？]====
 作者用在吃饭之前用左手还是右手拿筷子、墨西哥帽子等简单的例子解释了什么是对称性破缺。

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	在众多理论物理学家的带领下，加上数学家的贡献，研究人员已将大量一维或二维空间可能出现的物相分类，方法是将物质与其拓扑结构联系起来。（拓扑，即描述球面、环面等形状不变性的数学。）		在众多理论物理学家的带领下，加上数学家的贡献，研究人员已将大量一维或二维空间可能出现的物相分类，方法是将物质与其拓扑结构联系起来。（拓扑，即描述球面、环面等形状不变性的数学。）

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		+	===其他文章===
		+	====[[https://www.zhihu.com/question/264072638 如何结合简单的的例子解释「对称性破缺」？]]====
		+	作者用在吃饭之前用左手还是右手拿筷子、墨西哥帽子等简单的例子解释了什么是对称性破缺。

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 在众多理论物理学家的带领下，加上数学家的贡献，研究人员已将大量一维或二维空间可能出现的物相分类，方法是将物质与其拓扑结构联系起来。（拓扑，即描述球面、环面等形状不变性的数学。）
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−	~~1972年，诺贝尔奖得主P·W·安德森（P~~.W.~~Anderson）在《科学》（Science）杂志上发表了一篇名为《多则异也》（~~"More is different"~~）的论文~~<ref>{{cite journal \| last=Anderson \| first=P.W. \| title=More is Different \| journal=Science \| volume=177 \| issue=4047\| pages=393–396 \| year=1972 \| url=http://robotics.cs.tamu.edu/dshell/cs689/papers/anderson72more_is_different.pdf \| doi=10.1126/science.177.4047.393 \| pmid=17796623 \| format=\|bibcode = 1972Sci...177..393A }}</ref>，文中使用对称性破缺的思想表明，即使'''还原论'''是正确的，但它的逆命题'''建构主义'''是错误的。建构主义认为，在给出描述各组成部分的理论的情况下科学家可以轻易地预测复杂现象。	+	1972年，诺贝尔奖得主P·W·安德森 P.W.Anderson在《科学（Science）》杂志上发表了一篇名为《多则异也（"More is different"）》的论文<ref>{{cite journal \| last=Anderson \| first=P.W. \| title=More is Different \| journal=Science \| volume=177 \| issue=4047\| pages=393–396 \| year=1972 \| url=http://robotics.cs.tamu.edu/dshell/cs689/papers/anderson72more_is_different.pdf \| doi=10.1126/science.177.4047.393 \| pmid=17796623 \| format=\|bibcode = 1972Sci...177..393A }}</ref>，文中使用对称性破缺的思想表明，即使'''还原论'''是正确的，但它的逆命题'''建构主义'''是错误的。建构主义认为，在给出描述各组成部分的理论的情况下科学家可以轻易地预测复杂现象。

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 在过去的三十年里，凝聚态物理学家发现了物质的相的崭新领域：相互作用的粒子涌现的集体态（emergent, collective states）。这些新的物质状态迥异于通常的固态、液态或气态。这些物相有些已经在实验室中实现，而另一些只是理论上可能存在。
 上世纪80年代关于分数量子霍尔效应（fractional quantum Hall effect）的实验表明，在某些情况下，电子大量分裂成分数粒子（fractions of particles），在时空中留下发辫般的轨迹。在另一些情况下，电子可以是零质量的集体激发。比如，自旋粒子的晶格变成旋转的环、分叉的弦的流体，再者，原本处于绝缘状态的晶体，表面开始导电，即拓扑绝缘体。
 如今，为了发展量子计算机，微软和其他机构的研究小组正竞相将量子信息编码进这些发辫状与环状的物相。
 同时，就在最近，凝聚态物理学家在理解可能产生的不同集体行为背后的模式方面取得了重大进展，目的是列举和分类所有可能的物相。如果实现了完整的分类，不仅可以解释到目前为止自然界中已知的所有物相，而且还可能指引新材料和新技术的方向。
 在众多理论物理学家的带领下，加上数学家的贡献，研究人员已将大量一维或二维空间可能出现的物相分类，方法是将物质与其拓扑结构联系起来。（拓扑，即描述球面、环面等形状不变性的数学。）

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 == 编者推荐==
 ===集智文章传递===
-[[File:wxsync-2021-07-b9805563133e4992ba2e765175a8202c.jpeg|100px|thumb|right|物理系统的涌现]]
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-[https://swarma.org/?p=27685 什么是涌现|集智百科]
+[[File:swarma10-1563961810.jpeg|thumb|right|200px|诺贝尔物理学奖得主、著名凝聚态物理学家菲利普·安德森（Philip Anderson，1923-）]]

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 对称性破缺可以分为'''显性对称性破缺'''和'''自发对称性破缺'''两种类型，二者的区别是，在破缺对称性下系统的运动方程是否不变或者基态是否保持不变。
 ==显性对称性破缺==
 在'''显性对称性破缺'''中，描述系统的运动方程在破缺对称下是不同的。在哈密顿力学或拉格朗日力学中，假若系统的哈密顿量(或拉格朗日量)中至少一项显性地打破了给定的对称性，就发生了显性对称性破缺。
 ==自发对称性破缺==
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 自发对称破缺是一个自发的对称破缺过程，它使处于对称状态的物理系统最终处于非对称状态。特别地，它可以描述运动方程或拉格朗日方程服从某种对称性，但最低能量真空解不具有该对称性的系统。当系统进入其中一个真空解时，真空解周围的扰动会破坏系统对称性，尽管整个拉格朗日方程仍然保持了对称性。
 ==例子==
 ===势===
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 事实上，任何其他θ的选择都将具有完全相同的能量，这意味着无质量的Nambu–Goldstone玻色子的存在，这种模式在势能的最小值绕圆周运动，这也表明存在拉格朗日方程中原始对称性的一些记忆。
 ===其他例子===
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 * 考虑无限水平面上的一层均匀的流体，这个系统具有欧几里得平面的所有对称性。但是现在均匀地加热底部表面，使它变得比上表面热得多。当温度梯度足够大时，就会形成对流单元，打破了欧几里得对称。
 * 考虑一个围绕某个竖直的直径旋转的圆形箍上的珠子。当旋转速度从静止逐渐增加时，珠子最初会停留在环底部的初始平衡点(直观上稳定，重力势最低)。在一定的临界旋转速度下，这一点将变得不稳定，珠子将跳到另外两个新创建的离中心等距离的平衡点中的一个。起初，系统相对直径是对称的，但在通过临界速度后，珠子最终停留在两个新的平衡点中的一个，从而打破了对称性。
 ==物理学中的自发对称性破缺==
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 一个实际的测量只反映了一个解，这代表了其潜在理论的对称性的破缺。在这里“隐藏”是比“破缺”更好的术语，因为对称性总是存在于这些方程中。这种现象被称为自发对称破缺(SSB)，因为(我们所知道的)没有任何东西会打破方程中的对称性。<ref name="Weinberg2011">{{cite book|author=Steven Weinberg|title=Dreams of a Final Theory: The Scientist's Search for the Ultimate Laws of Nature|url=https://books.google.com/books?id=Rsg3PE_9_ccC|date=20 April 2011|publisher=Knopf Doubleday Publishing Group|isbn=978-0-307-78786-6}}</ref>
 ====手性对称性====
 手性对称破缺是粒子物理中影响强相互作用手性对称的自发对称破缺的一个例子。手性对称性破缺是量子色动力学(描述这些相互作用的量子场理论)的一种特性，它是核子的大部分质量(超过99%)的成因，因此也是所有普通物质的主要成因，它将非常轻的束缚夸克转化为100倍重量的重子的成分。在这个自发对称破缺过程中，近似的Nambu–Goldstone玻色子是介子，其质量比核子的质量轻一个数量级。它是电弱对称破缺的希格斯机制的原型和重要组成部分。
 ====希格斯机制====
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 金属的超导性是一种类似于希格斯现象的凝聚态物质，其中库珀电子对的凝聚会自发地打破与光和电磁相关的U(1)规范对称性。
 ===凝聚态物理===
@@ 第86行： / 第97行： @@
 目前已知的不能用自发对称破缺来描述的几个例子包括：物质的拓扑有序相，如分数量子霍尔液体和自旋液体。这些状态并不破坏任何对称性，然而它们是物质的不同相。与自发对称破缺的情况不同，目前还没有一个描述这种状态的一般框架。<ref name=chen>{{cite journal | last1 = Chen | first1 = Xie | last2 = Gu | first2 = Zheng-Cheng | last3 = Wen | first3 = Xiao-Gang | year = 2010 | title = Local unitary transformation, long-range quantum entanglement, wave function renormalization, and topological order | journal = Phys. Rev. B | volume = 82 | issue = 15| page = 155138 | doi=10.1103/physrevb.82.155138|arxiv = 1004.3835 |bibcode = 2010PhRvB..82o5138C }}</ref>
 ====连续对称性====
@@ 第113行： / 第125行： @@
 |arxiv = 0704.3435 |bibcode = 2007PhRvL..99c0602K |pmid=17678276
   }}</ref>结果表明，在对称哈密顿量存在的情况下，在无限体积的极限下，系统自发地采用手性构型，即打破镜面对称。
 ===动力学对称性破缺===
@@ 第130行： / 第143行： @@
 |pmid=10012522
   }}</ref>)规范对称性动力学破缺通常是由于费米凝聚的产生，例如夸克凝聚，它与量子色动力学中手性对称的动力学破缺有关。传统的超导性是凝聚态物质方面的典型例子，声子的吸引导致电子成对结合然后凝聚，从而打破电磁规范对称性。
 ==广义描述和技术运用==
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 对称群可以是离散的，如晶体的空间群，也可以是连续的(如李群)，如空间的旋转对称。然而，如果系统只包含一个空间维度，尽管经典解可能打破连续对称性，那么在全量子理论的真空状态下，只有离散的对称性可能被打破。
 ==诺贝尔奖==
 年10月7日，瑞典皇家科学院(Royal Swedish Academy of Sciences)将2008年诺贝尔物理学奖授予三位科学家，以表彰他们在亚原子物理对称性破缺方面的工作。芝加哥大学的Yoichiro Nambu获得了一半的奖金，表彰他发现了在强相互作用下对称性自发破缺的机制，特别是手性对称性破缺。京都大学(Kyoto University)物理学家小林诚(Makoto Kobayashi)和正川俊英(Toshihide Maskawa)因发现了弱相互作用中CP对称性显性破缺的起源而分享了另一半奖金<ref>{{cite web|author=The Nobel Foundation|title=The Nobel Prize in Physics 2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/index.html|work=nobelprize.org|access-date=January 15, 2008}}</ref>。这一起源最终依赖于希格斯机制，但迄今为止被理解为希格斯耦合的“恰好如此”特征，而不是一种自发的对称破缺现象。
 ==参见==
@@ 第167行： / 第183行： @@
 * 快子凝聚
 * 1964年PRL对称性破缺文章
 ==注解==
 * Note that (as in fundamental Higgs driven spontaneous gauge symmetry breaking) the term "symmetry breaking" is a misnomer when applied to gauge symmetries.
 ==参考文献==
 {{Reflist}}
 ==外部链接==
@@ 第187行： / 第206行： @@
 {{DEFAULTSORT:Spontaneous Symmetry Breaking}}
@@ 第198行： / 第216行： @@
 涌现的概念在整合层次理论 theories of integrative levels 和复杂系统 theories of complex systems 理论中扮处于核心地位。例如，生物学所研究的生命现象是化学的一个涌现特性，而心理现象是从生物的神经生物学现象中涌现出的。在哲学中，强调涌现特性的理论被称为涌现论/涌现主义 emergentism。几乎所有涌现主义的叙述都包括一种认识论意义或本体论意义的不可化约性 irreducibility。
 ===集智课程===