复杂性的随想(4)

作者: 1001nights @, 发表于: Thursday, February 28, 2019, 10:00 (22天前) @ 兼修

涨落

古典力学所描述的宏观物理过程,本质上是决定论的:给定初始和边界条件,牛顿方程原则上可以唯一地确定物体的运动轨迹。然而,当几百年后的人类把目光转向微观世界的时候,却发现分子原子乃至基本粒子的运动有相当大的不确定性:古典的确定性方程描述的仅仅是概率最大的(最可几)的一种可能。绝大部分情况下,真实的粒子运动往往存在一些在古典轨迹上的随机偏差。这样的偏差在物理上称之为涨落,这大概有些类比于潮水起伏的意味。

物理上的涨落大致上有两类,一类是热涨落,源于系统跟环境开放接触带来的外在不确定性,其中外界的随机扰动强度被温度所描述;另一类是量子涨落,源于微观世界本具的内禀不确定性。热涨落的幅度随着粒子数增加而迅速减少,所以对于日常所经验的宏观世界而言大致可以忽略不计;而量子涨落则更精微,往往需要把热涨落压制到一定程度以下才展现出来(这需要接近绝对零度的温度,比方波色爱因斯坦凝聚)。

对于宏观物理而言,在大多数情况下,这些涨落大致上是可以忽略的。不过,不确定性和涨落是物理内在的一部分,所以偶尔也会用另类的方式展示在宏观现象上。自发对称破缺就是一个把微观涨落放大到宏观层面的一种可能:比如,当水凝结的时候,水分子的微细涨落就被瞬间固化扩展到了整体形态上,从而形成了千姿百态的冰晶。(to be continued)


自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_98100f2a0102v445.html

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草民


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