好，廢話扯完，開始進入正題～

不知道下面這幾類問題有木有時常在你的腦海里盤旋呢

神馬是洛倫茲對稱性？

為神馬光速這么特殊？不止光的傳播速度是光速，引力波的傳播速度也是光速？

有沒有可能超光速？——快子是個啥？

光到底有沒有質(zhì)量？

光速和光的質(zhì)量有關(guān)系么？

平方反比定律和光的質(zhì)量有關(guān)系么？

有沒有可能讓光獲得質(zhì)量？ 

……

總之呢，這些問題的解答也就是我們這個系列文章的一個脈絡(luò)，其中必不可少的要用到一些群論與場論的知識，不過不要害怕，有小編在，不會讓你們?nèi)魏我粋€人落下隊來<(￣︶￣)>

我們今天的主題是洛倫茲對稱性，什么是洛倫茲對稱性，以及洛倫茲對稱性對我們自然界會產(chǎn)生神馬樣影響？

讓我們用一個問題來引出我們今天要討論的洛倫茲對稱性，

可能很多同學對于這個問題的想法是：

因為我們知道描寫非相對論性的量子力學的基本方程是薛定諤方程，那么，是不是有一個能夠包含狹義相對論基本原理的，類似于薛定諤方程一樣的方程存在呢？而狹義相對論和量子理論應(yīng)該是這個方程的兩個極限情況？

     歷史確實是這么發(fā)展演化的（為什么小編在講故事的時候也這么認真。。。），在薛定諤方程被提出后不久，就有人將其推廣到滿足洛倫茲對稱性的KG方程的形式。之后，有的人（是的，這個人就是Dirac）可能對于KG方程并不滿意，寫出了同樣滿足洛倫茲對稱性的Dirac方程（大家想一想為什么兩個方程都滿足洛倫茲對稱性？）

同學們可能會問，這不是很好么~~

我們已經(jīng)找到了一個同時包含狹義相對論和量子理論的方程，但事情并沒有我們想的這么簡單(～￣▽￣)～

人們很快發(fā)現(xiàn)，這樣一個方程在描寫單粒子問題時遇到了困難。。。

為了簡單地讓大家理解一下問題的關(guān)鍵，我們不妨來看一下，如果一個理論同時滿足量子理論和狹義相對論的基本原理會發(fā)生什么？

我們知道量子力學中一個基本的原理叫不確定性原理，

這個公式告訴我們，在一個很小的時間間隔內(nèi)，能量可以有很強的漲落，同時，我們又知道，狹義相對論告訴我

質(zhì)量和能量是一回事，當能量達到一定值的時候，就會有新的粒子產(chǎn)生。所以當我們結(jié)合狹義相對論和量子理論的時候，就必不可少的要涉及多粒子問題，這是第一點。

同時第二點是，由于粒子的全同性原理，所有的粒子（比如說電子），我們無法區(qū)分，所以這也是導致單粒子圖像失效的原因。

所以，回到我們剛剛的問題，

我們看到，在狹義相對論和量子理論的結(jié)合---量子場論中，方程并不是占有主導的地位，至少我們的主要任務(wù)不是解方程。 (*T_T*) 

怎么樣在量子場論中考慮量子理論的基本原理并不是我們這個系列所要關(guān)心的問題，所以我們簡單來說———就是要把我們的場論量子化，當然你可以選擇不同的方法去做這件事情。

我們關(guān)心的是狹義相對論要如何表現(xiàn)在我們的理論中呢？？？

是的，你可能猜到了，答案就是我們今天的主題——洛倫茲對稱性（繞了一大圈才到小編今天想要說的東西）(╥╯^╰╥)

好的，你現(xiàn)在已經(jīng)清楚了，我們在量子場論中，遵循的幾個基本原則就是要讓系統(tǒng)（我們的場）滿足洛倫茲對稱性。那有什么用呢？有這樣一個對稱性我們能干什么呢？或者說自然界通過一種什么樣的方式變現(xiàn)這種對稱性呢？

前方高能預警（不過不要怕，有小編呢）

我們現(xiàn)在要介紹一點點數(shù)學的概念—群論。

前面我們說過我們在結(jié)合量子理論和狹義相對論的時候，要遵循一個洛倫茲對稱性的原則，在數(shù)學中，描寫對稱性的語言是群論。首先我們知道，對稱性本身是一個非常抽象的東西，就像價值一樣（一部手機的價值，一部電腦的價值）。那我們怎么用我們熟悉的語言表示出來呢？

數(shù)學家告訴我們，所有的表示中，只有不可約表示是最重要的。等等，不可約表示是什么鬼？

還記得小編剛剛說過的價值的例子么？價值本身是非常抽象的，但是我們總可以用金錢來表示價值，舉個栗子，大家看到了么？一部手機的價值是一定的（就是對稱性是一定的），但是在不同的幣種下的價錢是不一樣的，這個所謂的不可約表示，就像我們可以用人民幣和美元來表示iPhone 7的價格一樣。

不同的不可約表示（幣種），是有不同的性質(zhì)（匯率）

這就告訴我們可以用不可約表示來對我們的場分類，反正都是具有洛倫茲對稱性，還記得我們前面的Dirac方程和KG方程么？它們就是場在不同的不可約表示下所滿足的運動方程。

大家懂了么？

讓我們來捋一捋~

首先狹義相對論和量子理論的結(jié)合——》洛倫茲對稱性——》群的表示——》群的不可約表示對場分類

呼~累死小編了

我們現(xiàn)在知道了第一個問題

洛倫茲對稱性對于自然界有什么樣的影響？

答案就是，我們可以用洛倫茲群的不可約表示對自然界所有的場進行分類，有所謂的標量場、旋量場、矢量場（麥克斯韋場，我們這個系列的主角）

雖然現(xiàn)在我們并沒有看到任何光的影子，不過大家不要著急，回去好好上上維基百科看看群論或者標量場、旋量場、矢量的內(nèi)容。。。

好吧，今天就到這里吧，小編高估自己了。。。

剩下的問題我們下次再說吧  (;￢＿￢)   

在下次的文章中，小編會解答什么是標量場、矢量場、旋量場，以及為什么光速這么特殊。