什么是人工物相材料？

为什么这项技术会成为微电纪元晚期文明的标志性技术，并卡住了猎户臂与双子莉娅两大文明圈数万年之久？

要理解这一切，就必须从宇宙最底层的运作法则——对称性说起。

在物理学中，对称性是一个极其重要的概念，它并非指几何形状上的对称，而是指描述一个物理系统的基本规律在经历某种特定的变换操作后，其形式保持不变。

换言之，对称性意味着存在一种“视角”的改变，在这种改变下物理定律看起来是一模一样的。

例如，空间平移对称性意味着无论我们在宇宙中的A点还是B点进行同一个物理实验，只要其他条件相同，实验结果和所遵循的物理定律都将完全一样。

德国数学家埃米·诺特在1915年提出了一个革命性的定理——诺特定理。

它精确地揭示了对称性与守恒律之间的一一对应关系，对于物理系统的每一个连续的全局对称性，都存在一个相应的守恒量。

时间平移对称性，意味着物理定律不随时间改变，其对应的守恒律是能量守恒。

空间平移对称性，意味着物理定律在空间各点相同，其对应的守恒律是动量守恒。

空间旋转对称性，意味着物理定律不依赖于空间方向，其对应的守恒律是角动量守恒。

U(1)规范对称性，意味着物理定律不随带电粒子波函数的相位变化而改变，其对应的守恒律是电荷守恒。

诺特定理将对称性从一个美学或哲学概念，提升为了物理学中具有强大预测能力的数学工具。

而对于一个连续的对称性，生成元是执行该对称性变换的“无穷小操作”。

任何一个有限的连续变换都可以通过反复进行无穷小变换得到。

在物理上，如诺特定理所示，每个生成元都对应着一个物理守恒量。

例如，三维旋转群SO(3)有三个生成元，分别对应着绕x, y, z轴旋转的无穷小操作，在物理上它们对应着角动量的三个分量 L?, L?, L_z。

简单说完对称性，接下来就要谈到不对称性了，更准确的说是对称性的破坏与缺失。

自发对称性破缺同样是现代物理学中的重要概念之一。

它解释了从铁磁性、超导，到基本粒子质量起源等一系列广泛的物理现象。