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物理人生(73)--网

已有 4946 次阅读 2009-1-24 19:32 |个人分类:絮语|系统分类:科研笔记|关键词:学者

 

 

题记----你像一张网,让我束手就擒。。。。。

 

人类一些伟大的小发明并不引人注目,但现实生活却难以离开这些发明。从它们那里流淌出来的诸多道理我们可以领悟到,无论是物理的、还是人生的。只要是道理,就能够登堂入室,风韵古今。我比较留意其中两个:一是拉链,一是网。

 

日常使用的网绝大多数由具有一定弹性(变形能力)的绳索交叉编织而成,从物理上说是一种网格结构。网格具有美丽的图案和维度可变的拓扑结构。从平面上看,网格的形状可以是菱形、三角形。您要是去寻觅的话也可以找到五边形与八边形(需要两个基本形状单元构成,俗称Penrose拼接)、甚至更多更漂亮和高对称的花样。下面示出一些网的样子:

 

 

 

 照片来自网络

 

 

 

网的初级功能体现在现实的网作为工具使用,具有节约材料和有效集中地利用功能的优点。以网兜为例,网兜承载重物时是被动式自适应平均主义。网兜依靠的不是支撑材料机械地对重量局域承载,而是通过合十股、百股为一股的方式合成绳索,然后相互连接成网格来支撑重量。这一构造有效避免了由于局域应力集中和尖锐接触冲突导致的材料断裂或损伤。绳索之间存在关联,使得网状结构易于通过网格拓扑组合发生大的形变,自适应地对重物外形和重量的不均匀分布提供响应,从而将受力均匀地分配给网络的每一根绳索,导致整体结构的坚韧与宕实。人类使用的工具中大概不会有第二种具有如此“智能化”的拓扑自适应结构了。

 

网提供的中级功能便是空间特征尺度和筛选能力。网格总有一定的特征尺度,即便在响应外力而形变时特征尺度的变化也是可以确定预期的。因此,人类根据使用需要可以设计网的特征尺度,让收获留在网内,让糟粕流出网外,从而收到筛选与甄别的效果。网格更是通过特征尺度提供给网的两侧以质量、能量、动量和信息的充分交换流动,从而为空间可标度、动量可归零和能量重整化提供最初的背景。从这个角度看,网的功能是物理学原理最常见最浅显的活教材之一。

 

网提供的高级功能具有一定的唯象特征。从物理效果上看,网格是物理学中层次解构或者说颗粒粗化(coarse-grain)特征的最基本表现,在凝聚态物理中也可称为准离子。由于有了对网之初级和中级功能特征的认识,我们能够轻易地进行物理结构中网格层次的划分。对于一个连续物理系统,构造一个离散网格,然后将网格之间的物理退化为交互作用场,物理世界由此变成网格的世界(比如张志东老师正在讨论的三维Ising模型)。我们可以在其中拉伸、压缩网格,可以让网格扩张到四维空间或者凝聚到一维空间。网因此在物理学研究中成为一个凌驾于原子分子之上的介观层次,丰富我们的学问和认知。因此,我们未必就不能发展一门《网的物理学》。

 

由此,网格的图像在人类生活中变得无所不在、无所不包,以至于我们说大街是网、信息是网、神经是网、人的关系也是网。

 

大街作为网显得比较简单和易于控制。信息作为网则表现为空间和时间的关联相交。神经作为网是因为我们还没有量子化学层次的诠释,也许这是一个泡泡。而人的关系网才是最为精彩的、具有交互作用和自适应功能的、时间和空间关联的复杂系统。

 

尽管如此,我们何妨将人与人的关系网看成是一个物理的网。这样我们就可以将驾驭调控关系网纳入物理的框架,进行科学和定量的整合优化。^_^  我们也能够根据前面描述的网格三重物理特性去调制我们的生活。网可以拓扑形变,可以从高维空间向低维空间折叠。我们可以说物理人生使性格处于拉伸状态、心情处于压缩状态、思路在四维空间扭曲、生活在一维空间中跋涉。

 

你像一张网,让我束手就擒:这意味着你对你的全部作网格划分时分割得太大了些,超过了对方那张网的特征尺度。。。。。。

 

 

 

 

 

 

 

 







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