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几何对称性对应的物理守恒性 作者张祥前交流微信zhxq1105974776 统一场论【百度统一场论6版可以搜到】指出，物理是人们对几何世界【由物体和空间组成】运动的描述，没有我们人的描述，就不存在物理，很显然，在没有人这个观察者的情况下仍然存在着几何世界。 所以，物理上任意一个现象，我们总是可以找到几何上对应景象。人类现在已经发现，物理上的守恒性对应着几何上的对称性。特别是德国女物理学家、数学家艾米·诺特（Emmy Noether）在这个方面的突出贡献。 本文结合统一场论理论，对于具体的物理现象对应着的几何景象给予纠正和重新解释。 几何对称性在日常生活中是司空见惯的，例如一条直线以一个点为对称，一个平面以一条直线为对称，一个正方体以一个平面为对称。正六边形具有六角对称，一个平面正方形具有轴对称，一个球形以中心点对称。人体具有左右对称，还有镜像对称等等·····。 物理上的守恒性主要有动量守恒【包括角动量守恒】，能量守恒，质量守恒，电荷守恒等。 诺特定理指出，如果运动定律在某一变换下具有不变性，必相应地存在一条守恒定律。物理定律的每一种对称性，都对应地存在一条守恒定律。 运动定律的空间平移对称性导致动量守恒定律，时间平移对称性导致能量守恒定律，空间旋转对称性（空间各向同性）导致角动量守恒定律。 按照诺特定理和现在主流科学家的看法，在一处空间观察一个物体的运动规律，再把这个物体移动到另一处空间观察其运动规律，发现没有区别，这种空间平移对称性【又叫空间平移不变性】导致了动量守恒。 我们今天做一个物理实验，观察一个物体的运动规律，明天再重复这个物理实现，发现不会有什么区别，这样导致了能量守恒。 打个比方，我们今天用一度电向一个高处抽水1吨，明天在同样地方用一度电可以抽水两吨，这样，我们可以在这个地方抽水、防水来无中生有的发电。这个实际上是不可能做到的，原因就是能量守恒。 因此，能量守恒意味着时间平移对称性【又叫时间平移不变性】，也就是今天做一个物理实验和明天做一个物理实验没有什么区别。 对于角动量守恒定律，产生的原因就是我们做物理实验，转动一个角度，不会影响实验结果。 结合统一场论，以上的诺特定理和主流科学家对物理守恒性对应几何对称性的解释是肤浅的。 对于质量、能量守恒，统一场论认为质量和能量本质是物体周围空间以物体为中心、以光速向四周辐射式运动造成的，质量和能量反映了物体周围光速运动空间位移的条数。对于质量、能量守恒，是空间光速运动以物体为中心的球形对称分布造成的。 质量反映的是物体周围光速运动空间的矢量位移条数，这种空间本身运动位移是矢量性的，从物体指向周围无限远处的空间，是一种发散运动，以一个点为中心，对称分布，数学上可以用散度场表示。 能量反映了物体周围空间波动运动的波动速度的条数，这种速度不是矢量，是标量，也是一个点为中心，对称分布，数学上可以用梯度场表示。 质量和能量有联系，也有区别的。 由于一个物体的质量可以随物体运动速度增加而增加，可以随时间变化而变化，所以，在人们印象中，只有静止物体的质量是守恒的，而物体的能量无论是运动和静止都是守恒的。 在统一场论中，静止物体有一个静止动量m’C【m’是物体静止质量，C是矢量光速，矢量光速方向可以变化，模是标量光速，模是不变的】，当物体以速度V运动的时候，动量变成了m(C﹣V)，物体运动的时候，质量m的增加是以原来光速C减少作为补偿，所以，动量mC和mV【牛顿力学和相对论力学动量公式】都是守恒的。 动量mC和mV中，V和C是物体在空间中或者周围空间运动速度矢量，m的意思是在垂直V或者C分布的曲面的大小，可以说动量关于一个平面【或者无限小曲面】对称。 而质量和能量关于一个点为中心的球对称。质量和能量反映了物体周围空间整体运动情况，动量反映了物体周围局部运动情况。 无论是质量、能量、动量的守恒性，其本质都是物体在空间中【或者物体周围空间本身】运动位移矢量的连续性，就是我们用一个曲面截住这个矢量位移，穿进去的矢量位移条数和穿出来的条数是严格相等的，任意一处空间中不会无中生有的多出若干条矢量位移，已经存在的矢量位移也不会在某一处空间突然莫名其妙地消失。这个实际上就是物理守恒性的本质。 对于角动量守恒，也是关于平面对称，这个平面就是旋转平面。这个旋转平面是有方向的，就是我们用右手四指指向旋转方向，大拇指是旋转曲面的正方向。 在统一场论中，空间从正电荷出发，以光速向负电荷汇聚，所以，电荷的守恒，也是以电荷粒子为中心，球对称分布。 统一场论中还有光速守恒性，也就是物体静止时候，周围空间光速运动，当物体以速度V相对于我们运动的时候，周围空间光速运动可以写成C﹣V，和V合成后仍然是光速，这个背后原因是矢量光速以一个点为对称。 统一场论认为宇宙任何物体【包括观察者的身体】周围空间都以光速向四周辐射运动，空间这种运动给我们观察者的感觉就是时间，所以，时间的本质是光速运动空间，关于时间的对称背后原因仍然是关于空间的对称。 说能量是关于时间的对称是不彻底的，统一场论找到能量的几何形式方程，指出了能量的几何对称形式，真正的的认识到能量守恒背后的奥秘。 |