不一定。有的系统,临界区域大到能让你怀疑人生。
这种现象通常叫做自组织临界现象SOC。一般喜欢用一个沙堆模型来解释,也就是你不断往一个沙堆上堆沙子,你觉得总有一个点,沙堆太高就会轰然倒塌。然而实际情况中,新加的沙子会在沙堆上做横向的混沌运动,却不会倒。
这是一种幂律行为,在经济学上通常被称为长尾效应。你以为已经到了经济危机的临界点,马上就要崩了,结果系统还可以稳定地存活很长时间。
哲学家通过自己双眼的观察,发现许多系统是不稳定的,容易发生雪崩,所以提出了量变引起质变。但这种典型的身边经济学并不具有普适性,人类的双眼能观察的系统都太小了,小到几乎不具有自适应的容错能力。
就像刘慈欣的那个例子,一个水缸里的生态,和地球的生态,看起来都能实现循环,可惜水缸太小,微小的扰动就会导致系统崩溃。地球能实现生态繁荣,就因为足够大。
质变是可以被控制的。以前的气球,针一扎就会爆。现在可以制造即使破洞也不会爆,而只是慢慢漏气的气球,只要结构强度超过空气的破坏力即可。为什么自行车有内外胎,而汽车没有?就是这个原理。
人类比自然更讨厌突然的质变,所以科技发展的一个主要方向,就是让突变变得可控、连续,最好是只有量变,没有质变。
爆炸是一个典型的质变,但把它放到发动机里,就变成可控的燃烧释放能量过程,从而成为人类重要的能量形式。气体的液化是一个一级相变,是质变,但人类将其作为制冷剂,就实现了缓慢有序的降温。
要让质变可控,其实就是找到一个更合理的参数空间来刻画这个过程。一个圆柱体,你永远只在侧面看它,它总是一个有棱有角的长方形。然而只需要增加一个维度,从上方看它,就发现它也是圆的。
一个自旋1/2,在磁场作用下,在z方向发生极化,形成局域相。从自旋朝上到自旋朝下看起来是不连续的,是突变。但你只要增加一个x方向的微波操控它,就变成了连续的拉比振荡,不再是离散的动力学相变。这就是增加维度的作用。
所以,可控的本质就是通过增加参数的维度来去除质变。比如量子调控的一个重要方向就是量子淬火,通过参数的连续变化,让系统更平滑的在不同量子相之间切换,避免因为参数突变导致的某些序被冻结来不及弛豫的情况。
理论的发展亦是如此。一开始认识不清时,喜欢采用坍缩、雪崩这样的带有质变色彩的词。随着认识深入,除非有明确的对称性破缺,或拓扑结构变化,否则就不会被认为发生了什么质变,而只有量变。
说到底,理论认识越深入,就越能找到、或定义出相应的物理量(可观测量),将某种变化确定为这种物理量的量变。从这个角度看,质变只能是还没找到这个物理量之前的临时概念,不应作为永久性的哲学范畴使用。
就像平面上一条直线突然拐了个弯,那可能只是你还没发明从第三个维度观测它的方法罢了,就像圆柱那个例子一样。