Нарушение симметрии

Эта статья требует внимания специалиста по физике . Конкретная проблема: Отсутствие. Он обсуждает нарушение симметрии как словарь, не говоря уже о том, почему это так важно почти во всех областях физики. Даже не обсуждает теорему Нётер здесь или на подстраницах. Первоначально действие происходит в мае 2014 года. WikiProject Physics может помочь нанять эксперта. ( Октябрь 2020 г. )

Изначально мяч находится на вершине центрального холма (С). Это положение является неустойчивым равновесием: очень небольшое возмущение заставит его упасть в одну из двух стабильных скважин слева (L) или справа (R). Даже если холм симметричен и мяч не может упасть с обеих сторон, наблюдаемое конечное состояние не является симметричным.

В физике , нарушение симметрии является явление , в котором (бесконечно) небольшие колебания , действующие на систему , пересекающего критическую точку решают судьбу системы, путем определения того, какие ветви бифуркации берется. Стороннему наблюдателю, не подозревающему о флуктуациях (или « шуме »), выбор покажется произвольным. Этот процесс называется нарушением симметрии , поскольку такие переходы обычно переводят систему из симметричного, но неупорядоченного состояния в одно или несколько определенных состояний. Считается, что нарушение симметрии играет важную роль в формировании паттерна..

В своей научной статье 1972 г., озаглавленной «Больше другое» ^[1], лауреат Нобелевской премии П.В. Андерсон использовал идею нарушения симметрии, чтобы показать, что даже если редукционизм истинен, его обратное, конструктивизм, то есть идея о том, что ученые могут легко предсказывать сложные явления с учетом теорий, описывающих их компоненты, - нет.

Нарушение симметрии можно разделить на два типа: явное нарушение симметрии и спонтанное нарушение симметрии , характеризующееся тем, что уравнения движения не являются инвариантными или основное состояние не является инвариантным.

Явное нарушение симметрии [ править ]

При явном нарушении симметрии уравнения движения, описывающие систему, являются вариантами относительно нарушенной симметрии. В гамильтоновой механике или лагранжевой механике это происходит, когда есть по крайней мере один член в гамильтониане (или лагранжиане), который явно нарушает данную симметрию.

Спонтанное нарушение симметрии [ править ]

При спонтанном нарушении симметрии уравнения движения системы инвариантны, а система - нет. Это потому, что фон ( пространство-время ) системы, ее вакуум , не инвариантен. Такое нарушение симметрии параметризуется параметром порядка . Частным случаем такого нарушения симметрии является динамическое нарушение симметрии .

Примеры [ править ]

Нарушение симметрии может охватывать любой из следующих сценариев: ^[2]

• Нарушение точной симметрии основных законов физики очевидным случайным образованием некоторой структуры;
• Ситуация в физике, в которой состояние с минимальной энергией имеет меньшую симметрию, чем сама система;
• Ситуации, когда фактическое состояние системы не отражает основную симметрию динамики, потому что явно симметричное состояние является нестабильным (стабильность достигается за счет локальной асимметрии);
• Ситуации, в которых уравнения теории могут иметь определенные симметрии, а их решения - нет (симметрии «скрыты»).

Один из первых случаев нарушения симметрии, обсуждаемых в физической литературе, связан с формой, которую принимает равномерно вращающееся тело из несжимаемой жидкости в гравитационном и гидростатическом равновесии . Якоби ^[3] и вскоре позже лиувиллевское , ^[4]в 1834 г. обсуждался тот факт, что трехосный эллипсоид был равновесным решением этой проблемы, когда кинетическая энергия по сравнению с гравитационной энергией вращающегося тела превышала определенное критическое значение. Осевая симметрия, представленная сфероидами МакЛорина, нарушена в этой точке бифуркации. Кроме того, выше этой точки ветвления, так и для постоянного углового момента, решения , которые сводят к минимуму кинетическую энергию , являются не -axially симметрична Якоби эллипсоиды вместо сфероидов Маклорена .

См. Также [ править ]

• Механизм Хиггса
• КХД вакуум
• Бозон Голдстоуна
• 1964 Документы о нарушении симметрии PRL

Ссылки [ править ]