【第9集:对称破缺】怎样从物理法则→化学理论→生物规律？ 先用3句话总结物理法则，之后介绍：对称破缺和 物理→化学→生物的过渡#量子力学 #对称破缺 #爱因斯坦 #物理 #涨知识

现代物理学的三大核心法则

这个世界是如何运行的？现代物理学给出了简洁的答案，总共三句话：

第一句话：电磁力与引力驱动地球现象

地球上所有常见自然现象都是由电磁力和引力驱动的。四大基本作用力中，强力和弱力仅在原子核或极端环境（如核武器、高能物理实验室）中起作用，而日常生活中的拉力、弹力、摩擦力、支持力、浮力等力，以及声音、电、磁、光、颜色、热传递、化学反应，乃至风雨雷电、地震、火山爆发等自然现象，都由电磁力和引力主宰。

电磁力对应量子电动力学公式，引力对应广义相对论公式。我们初中、高中、大学所学的几乎所有物理理论，如欧姆定律、浮力公式、杠杆原理、牛顿运动定律、麦克斯韦方程、薛定谔方程等，都蕴含在这两个公式中。地球上所有物质的运动都严格遵循这两个公式。

第二句话：三种基本粒子构成物质

地球上所有稳定存在的物质都由上夸克、下夸克、电子三种基本粒子组成，没有其他东西，只有这三种基本粒子才能组成稳定存在的物质。

第三句话：对称破缺造就多彩世界

对称破缺造就了这个多姿多彩的世界。物理学是化学的基础，化学是生命科学的基础，生命科学是社会学的基础，而连接这些学科的主流答案就是对称破缺。

对称破缺：从物理到生命的桥梁

什么是对称破缺？

当外界环境变化达到一定阈值出现临界点时，系统会由原来的高对称状态转变为低对称的稳定有序状态。简单来说，对称破缺类似于“量变引起质变”，但它是用精确的数学语言描述的。

例如，水蒸气凝结成水、水结冰就是因温度变化发生的两次对称破缺过程。水蒸气中水分子移动任意距离都能保持不变（高对称），而冰中水分子仅移动整数格才能保持不变（低对称），即水蒸气冷却成冰是牺牲连续平移对称性，换来更有序的结构。其他例子还包括时间反演对称性破缺产生磁铁有序结构，宇称对称破缺产生超流体等。

对称破缺与学科关联

物理学最大分支凝聚态物理连接着物理学、化学、生命科学和材料学，其核心就是对称破缺。凝聚态物理奠基人Anderson曾说：“对称不能连续变化是凝聚态物理的第一定理。”

从碳、氢、氧原子到氨基酸，再到蛋白质，对称性不断降低，但结构越来越复杂、有序。这也解释了为何从物理学到社会学，统一性理论越来越少：因为对称性不断破缺，对称性越低，守恒性越差，理论适用范围越小。根据诺特定理，对称和守恒一一对应，所以生命科学和社会学的理论准确率相对较低。

总结

从物质角度，上夸克、下夸克和电子组成地球上所有常见物质；从能量角度，电磁力和引力驱动所有常见物质的运动；从信息角度，对称性和对称破缺一层层塑造了这个多姿多彩的世界。宇宙大爆炸起始点对称性极高，之后通过层层对称破缺形成了我们如今的世界。