怎么跟高中生讲明白 能量守恒是时间平移对称性的结果

近代物理学中的重要观念。如果运动规律具有一种对称性，必相应地存在一条守恒定律。 物理学关于对称性探索的一个重要进展是建立诺特定理，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。

简言之，物理定律的一种对称性，对应地存在一条守恒定律。

例如，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。上述经典物理范围内的对称性和守恒定律相联系的诺特定理后来经过推广，在量子力学范围内也成立。

在量子力学和粒子物理学中，又引入了一些新的内部自由度，认识了一些新的抽象空间的对称性以及与之相应的守恒定律。

对称性和守恒定律取决于相互作用的性质，相互作用类型不同有不同的结果。

例如强相互作用和电磁相互作用下，粒子的运动具有空间反演对称性。

空间反演是指空间坐标相对于坐标原点的变换，即将坐标x、y、z换成－x、－y、－z的变换。

空间反演对称性导致宇称守恒。

然而在弱相互作用下，粒子的运动不存在空间反演对称性和宇称守恒。

这个曾经使物理学家们确信无疑普遍成立的宇称守恒定律于1956年经李政道和杨振宁仔细分析当时的实验资料，指出弱作用下宇称守恒定律不成立，不久被吴健雄等人以确凿的实验所证实。 表中给出对称性和守恒定律之间的联系以及不同相互作用下的表现。 意义 对物质运动基本规律的探索中，对称性和守恒定律的研究占有重要的地位。

从历史发展过程来看，无论是经典物理学还是近代物理学，一些重要的守恒定律常常早于普遍的运动规律而被认识。

质量守恒、能量守恒、动量守恒、电荷守恒就是人们最早认识的一批守恒定律。

这些守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示。对称性和守恒定律之间的联系，提供了从分析对称性入手来研究守恒定律。