| 对称与非对称 symmetry and asymmetry 事物在结构、功能、空间、时间等方面的一种特殊联系。对称，指事物相互联系中变换的不变性。非对称，又称“对称破缺”(symmetry breaking)，指事物在特定变换关系下所表现的可变性。对称和非对称普遍存在于自然界中。具有多种多样的形式。最直观的形式是形象的对称和非对称，如雪花六角、梅瓣五分，某些低等生物的辐射对称等。事物内部结构的对称性和非对称性，称为结构对称。如星系、地壳、晶体、分子等的结构，都具有对称性和非对称性。事物的形象对称和结构对称，统称为空间对称。与结构对称相联系，事物还有功能对称，如有机化合物结构的对称性，使其性质也具有对称性，事物在时间上表现的周期性，称为时间对称，它标志事物运动变化前后的相似，如单摆周而复始地运动。客观事物的对称和非对称，反映到主观思维中，就形成概念的对称和非对称。概念的对称和非对称反映了事物本质内容的对称和非对称，如电子和正电子、正粒子和反粒子、物质和反物质等。人类对于对称和非对称的认识，同人类文明一样古老。古希腊雕塑家波里克勒特(Polycletus，公元前5世纪)在《法规》一书中就使用了“对称”一词。把对称性理解为保持比例的平衡和用这种比例构成的形式完美性。在中世纪的美学中，则把“对称和平衡的观念”看成是“统治一切的”。历史跨入近代之后，对称和非对称在自然科学中得到广泛的研究。在数学中，最典型的是群论，它以抽象的数学形式表现变换中的不变性，精确化定量化地描述对称的多样性和多层次性。在化学中，通过对原子轨道、分子轨道的对称与非对称及其联系和转化的研究，总结出分子轨道对称守恒原理。生物学中，不仅研究和描述生物外形的对称和非对称，还研究生物微观结构的对称与非对称及其转化。现代物理学，特别是粒子物理学，对于对称和非对称有更深刻的认识。基本粒子间具有各种对称性，粒子物理学中的规范场论，就是以规范变换群下的不变性为特征，来说明各种基本物理量的理论。弱相互作用下宇称不守恒定律的发现，否定了过去人们认为宇称是守恒的观念。在弱相互作用下，正反粒子电荷之间的共轭变换C和空间反演P是不对称的，但在和时间反演T联合起来以后，又成为对称的。表明了对称与非对称的层次性和在一定条件下的相互转化。对称和非对称，反映了事物的统一性和多样性。20世纪70年代中期，中国学者吴学谋建立泛系分析理论，提出“广义对称”或“泛对称”的概念，在更为普遍的意义上描述了事物或运动中的不变性。 |