Spontaneous Symmetry Breaking

Definition / 定义

自发对称性破缺：指一个系统的基本规律（方程或拉格朗日量）具有某种对称性，但系统的最低能量状态（真空态/基态）却选择了某个特定方向或构型，从而表现出“对称的规律 + 不对称的结果”。常见于凝聚态物理与粒子物理（如希格斯机制、铁磁相变等）。
（在不同语境下也可简称为“对称性破缺”，但“自发”强调不是外部强制打破。）

Pronunciation / 发音

/ˌspɒnˈteɪniəs ˈsɪmətri ˈbreɪkɪŋ/

Examples / 例句

Spontaneous symmetry breaking occurs when a system chooses one of many equivalent states.
自发对称性破缺发生在系统从多个等价状态中“选定”其中一个时。

In the Higgs mechanism, spontaneous symmetry breaking gives gauge bosons effective mass while the underlying equations remain symmetric.
在希格斯机制中，自发对称性破缺使规范玻色子获得有效质量，而基本方程本身仍保持对称形式。

Etymology / 词源

spontaneous 源自拉丁语 spontaneus（“自愿的、自发的”）；symmetry 源自希腊语 symmetria（“比例一致、对称”）；breaking 来自古英语 brecan（“打破、破裂”）。合起来的术语在现代物理中用于描述：对称性并非被外力“硬打破”，而是系统在能量最优或动力学演化中“自然选择”某个不对称的基态。

Related Words / 相关词

• Symmetry
• Symmetry Breaking
• Phase Transition
• Order Parameter
• Ground State
• Vacuum
• Goldstone Boson
• Higgs Mechanism
• Gauge Symmetry
• Ferromagnetism

Notable Works / 著作示例

• Steven Weinberg，《The Quantum Theory of Fields》（《量子场论》；多处讨论自发对称性破缺与规范理论）
• Philip W. Anderson, “Plasmons, Gauge Invariance, and Mass” (1963)（讨论与自发对称性破缺相关的质量生成思想）
• Peter W. Higgs, “Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons” (1964)（提出与希格斯机制相关的关键论述）
• Yoichiro Nambu, “Quasi-Particles and Gauge Invariance in the Theory of Superconductivity” (1960)（早期将相关思想系统化）
• Jeffrey Goldstone, “Field Theories with ‘Superconductor’ Solutions” (1961)（提出与自发对称性破缺相关的Goldstone模式）