Ising--与岁月成正比分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Ising 普世无关我,孤心送远行。月眠风滞两栏凭,莫道惯于长夜数兰清。

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自旋世界(1)--春光乍泄? 精选

已有 6716 次阅读 2007-4-18 21:11 |个人分类:科普|系统分类:科研笔记

伟大的法国数学家皮埃尔-西蒙-拉普拉斯曾经是那样的踌躇满志,他相信他终于可以完成一个理解世界之一切的宏伟计划。大概在他心灵的天空,万里无云,一切都要由他群领风骚,这个世界已经没有什么能够逃出他的手掌:只要你给他作用在物体上的力,他就可以知道物体的运动;反过来,他知道物体的运动状态,那么作用其上的力也就可知。因此,只要在某个时刻测出所有物体所受的力和物体的运动,那么宇宙之间的过去、现在和未来还有什么神秘的呢?!

遗憾的是,两百年过去了,科学在不断进步,可是一点也没有印证老拉的预言。历史给他那个时代的伟人开了个极大的玩笑,而芸芸众生仍然是日起而作,日落而息罢了。

现在,相对论和混沌理论占据了认识的最高宝座,老拉的豪言壮语已经被人渐渐忘记。

即便如此,我们不妨仍作一个大胆设想:如果我们进入一个可计算的模型宇宙而不是现实的宇宙。在这个模型宇宙中一切力和运动都是可以准确跟踪计算的,物理规律仍然是要多简单就多简单,什么量子力学都见鬼去吧。假定我们可以准确记录这个玩具宇宙中每一个微观世界的事件,那么我们对起未来和历史总该可以了如指掌了吧。

可是,且慢!事实上,我们对这个如此开放和透明的世界所知不过尔尔,我们原来的感觉那只是一厢情愿而已。我们的确可以追踪每一个物体,但是却对这些个物体为什么会聚集在一起束手无策!例如,由每个物体的运动和作用力信息我们怎么也无法理解象沸腾和冷凝这些个行为;我们也许能预测这个人造海洋里面每个水分子在哪,可是它呈现固态、液态还是气态,谁能够理得清?注意,我们只是用老拉的逻辑。此时人类好像有些天真又无奈啊^_^。

现在大家知道,搞清楚这些个状态的玩意是热力学的事情,而这门学问一个最简单最典型的微观的系统就是伊辛模型了(Ising Model )。这个模型来自于物理学家津津乐道的学问之道:将一切现象的外衣脱得精光,直奔其最最基本的内核。对伊辛模型而言这个内核就是一大堆物体(我们还是说颗粒吧)堆在一起时会出现什么组合行为。嗯,

组合行为是热力学的精髓啊!^_^ 这样说来,如果老拉的理想可以实现,那么这么个简单的系统其组合行为总是可以预测的吧。呵呵,不是预测,那些日出而作、日落而息的老百姓已经观测得很清楚了,剩下的只是要伟大的物理学家稍微说明一下它为什么会那样!

遗憾得很!伊辛模型已经将老拉们难住了!即便抛开老拉们的狭隘观念,现代学者们用尽了各种数学伎俩和计算机牛B, 问题不能说依然故我但还是春风得意的,因为伊辛模型最里面的一件衣服不知道是什么作的,如何穿的,物理学家怎么也脱不掉那件衣服。自然,里面的春光如何能够乍泄呢?!^_^

注:素材来自B. Hayes, American Scientist 88, 384 (2000)



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