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对称总是完美的

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    3 天前
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    [LV.7]常住居民III

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    發表於 2024-8-14 15:41:42 |只看該作者 |倒序瀏覽
    对着镜子瞧瞧自己,假如你举起右手,你在镜子里的影像却举起了它的左手,你一定会目瞪口呆,甚至有一种毛骨悚然的感觉!幸运的是,世界上还没有人遇到过这种事。不过这么奇怪的事真的在粒子世界里出现了,具体的说,是在一个基本粒子身上出现了。

      这个镜像不对称的问题,可不是一个简单的问题,它是20世纪物理学研究的一个重大课题。

      对称总是完美的

      你照着镜子,你与镜子里的影像形成了一种对称关系。对称,不仅是在镜子里出现,在我们身边的大自然里,也随处可见。蜂巢是由一个个正六边形对称排列组合而成的建筑物,每个正六边形大小统一、上下左右距离相等,这种结构最紧密有序,也最节省材料;蝴蝶左右翅膀的结构是对称的,就连翅膀上的图案与颜色也是对称的,因此它能够成为自然界最美丽的昆虫;所有的海螺都拥有奇妙的左右旋对称;人本身也是对称的,而且不止左右结构对称,双眼、双耳和左右脑的形状也是对称的,设想一个人少一只眼、或嘴歪在一边,那一定被认为不是很美的。

      人类自古以来就对对称美推崇备至,对称的概念几乎已经渗透到所有的学科领域。建筑学中,建筑家们在规划、设计和建造形形色色的建筑时,总是离不开对称,那些流传千古的著名建筑物也大多是极具对称美的,比如中国的故宫、天坛、颐和园的长廊,埃及的大金字塔,罗马的角斗场。几何学中,有圆、椭圆、正方形、矩形、梯形、三角形、圆锥、圆柱等各种对称。代数中,有一元二次方程两个根的对称、方程的对称函数,甚至还有专门关于对称性的数学理论——群论。

      在晶体学中,对称性表现得尤为突出。其实,自然界中百分之百完全对称的东西极少,但晶体是个例外,无论从宏观还是微观来看,晶体都是严格对称的。晶体中的原子数目很大而且有严格的空间排列,如果任意画出一部分原子排列图,无论对此图进行平移、旋转还是左右互换,所得的图像与原图像都无法区分,也就是说,大部分晶体都具有平移对称、旋转对称、镜像对称的性质。比如,雪花具有六重旋转对称,就是说,雪花晶体在沿一根固定的轴旋转60度、120度、180度、240度、300度或360度后,其原子的空间排布都与原来的排布完全相同。
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