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量变引起质变在物理学中一定成立吗?

Ernest
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不一定,要看具体情况,这里以自旋液体和crossover两个情况来谈。

量变质变在物理中对应应该是相变,一个普遍的相变过程是随着参数(最典型的是温度,当然还有相互作用强度,化学势/掺杂)变化,系统的性质(关联函数的大小)逐渐发生变化,到某一个位置突然发生对称性破缺,也就是相变。

最典型的例子还是经典的反铁磁相变,高温下所有格点上的自旋取向都是杂乱无章的,平均一下就是0,没有长程序,我们一般管这个叫顺磁相(para-magnetic phase)。此时自旋一般具有一个完整的旋转对称性,即系统对自旋方向没有特别的偏好,没有哪个自旋方向是特别的。

图来自Roelof Bijker, Phase Transitions and Spontaneously Broken Symmetries

而当温度降低时,自旋关联会逐渐变强,直到临界温度时,完整的自旋旋转对称性会突然发生破缺,出现一个特定的自旋取向。这时一般进入磁序。

那么看起来,相变是量变引起质变的一个绝妙例证,但真实情况还比这个复杂很多。

首先举个自旋液体的例子,Anderson首先考虑,是否存在一个系统,即便温度降到0,系统始终处于正常态,这个系统就是我们一般所说的自旋液体。这意味着量变一直都在量变,始终没有质变,当然其中有一些non-trivial的性质,比如topological order啥的,那就是另一个问题了。更细致的科普可以看我之前的一系列文章。

再说一下crossover这种现象。在实际计算中,经常会看到,随着参数变化,对称性始终没有发生改变,没有相变,但变着变着,你会发现两边的系统性质是如此强烈地不同。最典型的例子是BCS-BEC crossover,一边是超导配对,另一边是玻色爱因斯坦凝聚,但中间没有一个质变的位置,或者说相变点。

总之,很多general的哲学观念还是不宜推广到具体的物理情形下,具体问题还是得具体分析。

发布于 2024-05-06 11:20・IP 属地湖南
拉格朗日的忧郁
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