物理中这么多守恒律是怎么来的？【物理大问题01：守恒】

合集 · 【深度】物理大问题 (2)

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如果选一个词代表中学物理，你会选什么？三大定律、电磁场、质能方程、波动，还是万有引力？不管选哪个，我们都会惊讶地发现，有另外一个词，同时贯穿了这些主题，它就是“守恒”。从初中的能量守恒，到高中的动量守恒、电荷守恒、角动量守恒，再到现代物理的相对论质能守恒，量子场论CPT守恒，以及华人首个诺奖成果弱相互作用宇称不守恒……可以说，哪里有物理，哪里就有守恒。
随着学习的深入，我们更是发现，看似基于经典理论推导出的守恒律，在适用范围上甚至远远超出了它的“源头”，在相对论和量子化条件下依然成立，而前者此时早已失效。这么看，守恒律才更触及物理的本质，牛顿力学绝非它的真实源头，守恒背后一定藏着更深刻、更广泛的原因。
或许您和up一样，早已听说过答案——对称。但进一步的问题却没那么容易回答：为什么对称就意味着守恒？如何基于第一性原理理解守恒？能量、动量、角动量三大守恒该如何具体推导？相信看完本期视频，即使您此前对高中物理一知半解，也一定能找到答案。此外，本期视频还将作为“宇称不守恒”系列的第一期，开启后续的物理大问题系列。

Comments

营销壹号 2026-01-25

之前我也以为守恒是基础，后来知道了，对称是更加本质的东西。就是不知道还有没有比对称更本质的东西了

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kissdorphy 2026-01-28

这个视频里出现了物理知识

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光合呼吸作用 2026-01-25

up说的不对，宇宙万法的源头是如来[星星眼][星星眼][星星眼]

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纯空间度规 2026-01-25

这是诺特定理更普适的证明，第二张则是守恒荷等常见定义的小结。因为用了无穷小变分因此只适用连续对称性。虽然是kg场背景，但是证明过程并没有依赖kg场的构造，也不依赖任何具体的变换，只需要是连续变换即可。带入相位变换就能得到电荷守恒，带入时空平移就能得到四动量守恒，等等

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我们去抓水母呀 2026-01-30

真的厉害👍我上大学的时候要是有人这么深入浅出的理解就好了。回想起来，感觉我的大学物理学的真是一塌糊涂。经典力学的时候为了考试在死记硬背不同形状几何体的转动惯量。理论力学死记硬背拉格朗日量和悬链线等曲线方程怎么算。量子力学就更别提了，完全沦为刷题工具，各种透射密度反射密度。从头到尾都没有up主这么透彻的理解。再到之后的固体物理，群论，高量，感觉自己已经完全沦为一个对特定类型问题死记硬背特定解题思路的刷题机器了。以至于我后来本科毕业之后放弃了物理学转向了电子工程专业。我一直都不知道原来对称和守恒有这么优美的关系。真的有一种高屋建瓴，醍醐灌顶的感觉。谢谢你的科普。让我本科毕业11年之后再次有了那种存粹的学习物理的快乐。不知道你是本科生还是博士生，你的透彻形象的理解一定可以让你继续尽情地体会物理的美。希望你在大学的时光里可以保持这份对物理的纯粹和热爱！加油！我已经开始和生活对线了，很多东西都不记得了，也没有经历深入的来了，哈哈。说来惭愧，刚才看你的视频，我突然发现我连弧度的单位是什么/广义二项式展开这种以前很基本的东西都忘记了。也是，可能因为我当时就是死记硬背的吧，没什么理解，这么多年忘了也正常吧。

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光合呼吸作用 2026-01-25

2002年在巴黎举行的国际理论物理大会的最后一个报告中，杨振宁指出，二十世纪理论物理的主旋律是量子化、对称性和相位因子。感觉对称性才是物理的本质，对称性一方面对应了各种守恒律，另一方面各种物理现象的作用量表达式的构建思路实际上也是“先基于对称性的约束（比如规范对称性）写出假设的作用量表达式，然后通过实验验证或者调整”得到的

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文剑丶水又二一 2026-01-27

up最厉害的是，他讲的主题我已经在其他科普里看过很多了，但还是能在这里学到比科普更深一点的知识。我上次产生从科普里学到知识的感觉还是十多年前看3B1B的视频。

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雨滴和冰块 2026-01-25

好久不见了，给你充电了，36节电池献上[打call]

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traccc123456 2026-01-27

不用说完全看明白，就算把视频里涉及到的各种概念、公式过一遍，也得花几天时间[笑哭]。不过，就喜欢看这种比石头还硬的视频[支持]。

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早倒早好 2026-01-25

随着时间的推移，诺特含金量上升，接近爱因斯坦。但她即不演色情片，也没有搞出各种绯闻，本身的理论又及其复杂难懂，就被各位女拳战士遗忘了

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光合呼吸作用 2026-01-25

up这期视频思路很深刻，帮我理清楚了关于费马原理、最小作用量原理这些问题的底层思路。特别是对很多错误科普的澄清（以前看那些科普，有时候就觉得怪怪的），做的特别好[打call]

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不科学阿姆斯特朗炮 2026-02-18

一个字形容初中：理高中：典大学：微

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屑阿der 2026-01-26

太精彩了，太精彩了。

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蹄垫Official 2026-01-25

物理学中能量、动量等守恒定律并非偶然，其背后是更深刻的宇宙对称性原理。诺特定理揭示：时间平移对称性对应能量守恒，空间平移对称性对应动量守恒。这一原理从经典物理贯穿至相对论和量子力学，将最小作用量原理、动力学方程和守恒律统一起来，表明对称性才是物理定律的终极源头。

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食昆食屯 2026-01-27

看了后，终于知道所谓对称性其实就是无关性。物理的本源，看来就是发现根源性概念，以及研究该概念和什么无关。这是不是有点像正交基底？或者说唯度的概念呢？会不会这可能暗示着物理概念世界的维度很有限呢，守恒量就是高维物体在特定维度上的投影呀。感觉自己发现了很不得了的东西，赶紧先命名为不得了原理[doge_金箍]

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