自旋世界—解耦的姻缘

 

重新捡起这份“沉重”的科普写作系列，开始踏入伊辛模型的应用了。

 

正如我提过多次，伊辛模型的应用十分广泛，已经扩展到自然科学和社会科学的各个领域。这些应用的背后都无形中蕴含一个基本的众所周知的假定—物理世界的解耦原理。只有立足于这一基本认知，所有的伊辛模型应用才是可能的和合理的。

 

这个解耦原理用带有哲学意味的语言去阐述会显得很拗口和索然无味。我说得通俗一些，从而也就无法显得那么严格。所谓耦合就是说物理世界在整个时间和空间尺度范围内都是相互关联的。例如，我们说物理世界的一切交互作用都来源于四种基本力：万有引力、电磁力、原子核里面的强力作用和弱力作用。物理原理总是告诉我们，只要我们知道了这四种力，以及构造我们研究对象的具体组成和结构，那么我们就可以从四种力出发，利用物理原理而一步步到达我们肉眼看到或者触摸到的全部物理性质。就凝聚态物理而言，我们从量子力学基本原理出发，就可以计算出物体的全部电学、磁学、光学及至我们关心的全部物理性质。这非常类似于当年拉普拉斯的豪言壮语：只要给我物体最初的轨迹，我就可与知道其运动的一切。

 

现在，我们知道，实际物理世界并非如此。当我们要研究一个宏观物体的宏观物理性质时，如果总是要从四种基本力或者量子力学原理出发，那么我们就什么事情都不要做了，也做不出任何事情。事实上，现在物理学家已经相信，物理世界分成几个层次，每个层次都有其基本的作用规律。我们并不需要到其他层次中去探寻我们正在研究的这个层次的根源。譬如自旋世界，我们就不需要去了解伊辛箭头里面的细节到底是什么，由什么花花肠子组成。每一个层次我们都可以建立其自身的基本理论框架，从而做到“男人不问女人事，活人何必惧鬼神！”我们只需将一个自旋当成一个箭头，将下一个层次的全部物理细节假定为箭头之间的交互作用。这就是所谓的解耦原理。

 

有了这个原理，我们的伊辛模型就可以满世界大行其道了，这个世界就是自旋交互作用占主导的世界。通过将很多自然世界的事件模化为箭头之间的关联和相互作用，我们可以成功地将伊辛模型当成一部基本法，从而在其框架之内闻鸡起舞、指点江山了。

 

有了基本法，我们还要有执行法律的机构，下一节要讲的蒙特卡罗方法就是执法的部门了。嗯，在我国，执法部门是哪一家？肯定不是蒙特卡罗了。

 

 

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