什么是角动量守恒定律

物理学的普遍定律之一。反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律。如一质量为 m、的质点受指向固定中心O、的向心力

F、

的作用(图1)，因力

F、

对O、点的力矩为零，根据牛顿第二定律(见牛顿运动定律)可推得质点对O、点的角动量守恒，

L、

o=

r、

×mv、=常矢量，此常矢量决定于运动的起始条件，

r、

为质点对于O、点的矢径，v、为质点的速度。如将太阳看成固定中心， 行星看成质点，则角动量守恒表明行星轨道必在一平面上。矢径在相等的时间内扫过的面积相等，这就是开普勒行星运动三定律（见开普勒定律）之一。

一孤立质点系统，如不受外力或外界场的作用，质点之间的内力服从牛顿第三定律(见牛顿运动定律)

F、

ij=-

F、

ij(图2)。内力系对固定点O、的主矩

，质点系统对O点的角动量守恒。即

常矢量决定于运动起始条件。如质点系统受到的外力系对某一固定轴之矩的代数和为零，则质点系统对此轴的角动量守恒。

角动量守恒是参照系转动时势能不变性的结果，如势能U、 仅取决于两质点间的距离大小，而和其方向无关，U、＝U、(|

r、

i-

r、

j|)，则参照系统转动时U、是不变量。此时质点之间的相互作用力必通过两质点连线，即与

r、

i-

r、

j矢量共线，而且

F、

ij=-

F、

ij，这就保证了角动量守恒。由此可见，角动量守恒反映了空间各向同性。

角动量守恒也是微观物理学中的重要基本规律。在基本粒子衰变、碰撞和转变过程中都遵守反映自然界普遍规律的守恒定律，如能量守恒定律、动量守恒定律和角动量守恒定律等，w.泡利于1931年根据守恒定律推测自由中子衰变时有反中微子产生，1956年后为实验所证实。