自发对称破缺 自發對稱破缺英語spontaneous symmetry breaking或自發對稱性破缺是某些物理系統體現對稱性破缺的模式當物理系統所遵守的自然定律具有某種對稱性而物理系統本身並不具有這種對稱性則稱此現象為自發對稱破缺這是一種自發性過程spontaneous process由於這過程本來具有這種對稱性的物理系統最終變得不再具有這種對稱性或不再表現出這種對稱性因此這種對稱性被隱藏起來因為自發對稱破缺有些物理系統的運動方程式或拉格朗日量遵守這種對稱性但是最低能量的解則不具備這種對稱性從描述物理現象的拉格朗日量或運動方程式可以對於這現象做分析研究 對稱性破缺主要分為自發對稱破缺與明顯對稱性破缺兩種假若在物理系統的拉格朗日量裏存在著一個或多個違反某種對稱性的項目因此導致系統的物理行為不具備這種對稱性則稱此為明顯對稱性破缺 如右圖所示假設在墨西哥帽的帽頂有一個圓球这個圓球是處於旋轉對稱性狀態對於繞著帽子中心軸的旋轉圓球的位置不變這圓球也處於局部最大引力勢的狀態極不稳定稍加微擾就可以促使圓球滾落至帽子谷底的任意位置因此降低至最小引力勢位置使得旋轉對稱性被打破儘管這圓球在帽子谷底的所有可能位置因旋轉對稱性而相互關聯圓球實際實現的帽子谷底位置不具有旋轉對稱性對於繞著帽子中心軸的旋轉圓球的位置會改變 大多數物質的簡單相態或相變例如晶體磁鐵居禮溫度一般超導體等等可以從自發對稱破缺的觀點來了解像分數量子霍爾效應一類的拓扑相topological phase物質是值得注意的例外