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最早从物理学的角度来探索非对称和对称破缺的，是法国物理学家皮埃尔·居里（著名居里夫人的丈夫）。皮埃尔说：“非对称创造了世界”。后来，皮埃尔发现了物质的居里点。当温度降低到居里点以下，物质表现出自发对称破缺。例如，顺磁体到铁磁体的转变属于这种对称破缺。在居里温度以上，磁体的磁性随着磁场的有无而有无，即表现为顺磁性。外磁场消失后，顺磁体恢复到各向同性，是没有磁性的，因而具有旋转对称性。当温度从居里点降低，磁体成为铁磁体而有可能恢复磁性。如果这时仍然没有外界磁场，铁磁体会随机地选择某一个特定的方向为最后磁化的方向。因此，物体在该方向表现出磁性，使得旋转对称性不再保持。换言之，顺磁体转变为铁磁体的相变，表现为旋转对称性的自发破缺。
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如今看起来，自发对称破缺的道理不难理解，但当初却曾经困惑物理学家多年。自发对称破缺就是说，自然规律具有某种对称性，但服从这个规律的现实情形却不具有这种对称性，因而在实验中没有观察到这种对称性，理论似乎与实验不符合。如用数学语言描述，就是系统的方程具有某种对称性，但方程的某一个解不一定要具有这种对称性。一切现实情况下的实验结果，是系统“自发对称破缺”后的某种特别情形。它们只能表现方程的某一个解，反映的只是物理规律的一小部分侧面。
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继皮埃尔·居里之后，苏联物理学家朗道和金斯堡用对称自发破缺来解释超导。美国物理学家安德森扩展了他们的工作。后来，日裔美国物理学家南部阳一郎（1921— ）首先将“对称破缺”这一概念从凝聚态物理引进到粒子物理学中[23]，[24]。南部为此和另外两位日本物理学家，发现正反物质对称破缺起源的小林诚和益川敏英，分享了2008年的诺贝尔物理学奖。
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凝聚态物理[25]和粒子物理，初看似乎是两个风马牛不相及的两个领域，在研究时所涉及的能量级别上也相差几百亿倍，但它们在本质上却有一个共同之处：研究的都是维数巨大的系统。粒子物理基于量子场论，凝聚态物理研究的是连续多粒子体系。量子系统的维数需要趋于无穷大，是自发对称破缺发生的必要条件。
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自发对称破缺的原因，是因为真空态的简并。我们也可以从上面所说的经典例子来理解这点。比如说图3-5-2（b）所示的铅笔，上图中的铅笔的平衡位置，是一个能量较高的不稳定状态，倒下去之后躺在桌子上的状态能量最低，可以看作是某种稳定的“基态”。因为铅笔可以向任何一个方向倒下，因而基态不止一个，而是有无穷多个。也就是说，铅笔的“基态”是“简并”的，无限多的。就“基态”的整体而言，是和物理规律一样具有旋转对称性，但是铅笔往一边倒下后，便只能处于一个具体的“基态”，那时就没有旋转对称性了。
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 第四篇 粒子动物园
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 [:1700970775]
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1．追寻世界的本源
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世界的本源是什么？答案是多样化的，要看你是把它当成一个哲学问题、宗教问题，还是科学问题。宗教问题难以理清，每种宗教都有自己的答案，与我们研究的科学没有多大关系，在此不表。
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世界本源的哲学解释倒是与科学结论密切相关。在古代，科学尚未建立理论、形成气候之时，只有哲学家来回答这个问题。
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总而言之，世界本源问题的答案经过了数次历史的变迁。如同其他的科学问题一样，可以说，没有一个说法是永远完美、没有错误的。科学在不停地进步，人类的认识也在不断完善。本来被认为是正确的东西过一段时间就可能是谬误，科学在永远持续不断的真理和谬误的斗争中成长壮大起来。
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对古代哲学家而言，世界本源是个核心问题，古中国和古希腊都是如此。当然，不同哲学家有不同的说法。如公元前500年左右的古希腊“哲学之父”泰勒斯认为万物之本是“水”，水生万物，万物又复归于水。泰勒斯的学生及后辈们，都成为了古希腊时期一代活跃的哲学家，提出了世界本源的各种学说。有人认为不应该将“世界之本”归结为一种起源，应该是起于所有的“无定形”“混沌”之物；还有人认为万物起源于“气”，“气”是无定形的更好体现，因为气哪儿都能去，水却只往低处流。
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古希腊不仅有哲学家，也有数学家，毕达哥拉斯就是一个数学、哲学两者皆通的典型代表。他提出“数是万物的本原”，如今从物理学家看起来一个颇为奇怪的观点，因为他取消了一切感性的实体，代之以抽象的思想——数。毕达哥拉斯认为数字先于事物而存在，数生万物。因为数字与几何一一对应，所以点生线、线生面、面生体，然后再产生出“水、火、气、土”等元素，乃至世界万物。
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图4-1-1 古希腊哲学家
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赫拉克利特（Heraclitus，前540—前480年），是古希腊一位颇有特色的哲学家。他出身贵族，性格古怪、矛盾，被称为“哭泣哲人”。他的文章经常充满隐喻和悖论，有时让后人读起来感觉隐晦难懂、不知所云，往往引起争论纷纭。赫拉克利特将他本来可以继承的王位让给了他的兄弟，自己到寺庙过隐居生活，以野草植物度日，被视为人间的“异类”。
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在世界本源的问题上，赫拉克利特认为宇宙不是被人或神创造的，而是一团自身永恒燃烧的“活火”。火与宇宙万物可以互相转换。赫拉克利特用对立统一的辩证法思想为宇宙构建秩序和规律。认为万物的运动、物与火之间的转换，都是由它自身的“logos”所决定的。“罗各斯”（logos）这个名词，包含了“话语”“逻辑”“规律”多层意思。赫拉克利特提出罗各斯理论，意在追寻宇宙万物规律的源头。有趣的是，某些中文读物中，将logos翻译成“道”字，因为这与老子的“万物生于道，统一于道”的哲学思想不谋而合。
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老子（姓李名耳）是中国春秋时代的思想家和哲学家，道家学派之宗师，其经典名著《道德经》上说：“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，冲气以为和。”如此看来，他们确有相同之处。
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随着科学思想的萌芽，哲学家们对世界本源的认识逐渐向物理学的思维靠拢。大多数哲学家本人也都同时思考物理问题，同时也是物理学家。我国古代有五行之说，认为组成世界有五种基本元素：金、木、水、火、土，并且中国古时候的天文学家用这五个字为观察到的五大行星命名。中国还有阴阳说，认为世界是由阴和阳两种元素构成的。
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古希腊的哲学家柏拉图（Plato，前427—前347年）将泰勒斯等人的水、气、火、土四种元素形象化，用四种正多面体的几何图像表示，认为它们是组成世界的本源。柏拉图的学生亚里士多德（Aristotle，前384—前322年）认为除了组成地球的四种元素之外，还有组成天体的第五元素：“以太”。古希腊的数学家已经证明，只有五个正多面体，因此，柏拉图和亚里士多德认为它们与组成世界的五种元素一一对应。
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原子这个名词，最早也是由一位古希腊哲学家德谟克利特提出来的。根据德谟克利特的原子说，世界中每一种事物都由不可分割的“原子”组成，原子可能有不同种类，世界的本质就是原子和虚空。柏拉图则正式使用“元素”一词来表示不同的化学物质。这两个名词：“原子”及“化学元素”，一直沿用至今。
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