更新時間:2023-07-27 16:11:02作者:佚名
匯聚態化學發展到1970年代的時侯早已是一個極為龐大的領域,各類技巧和模型都已相當成熟。1972年知名的匯聚態地理學家P.W.在上發表了一篇知名的文章:Moreis,這篇文章通過若干事例論述了匯聚態化學和粒子化學在一定程度上是同樣基本的。在看來,匯聚態化學是研究“對稱破缺”的門道。幾三年前朗道在他的相變理論里初步提出了這一思想,后來被其他地理學家不斷推進。本人在研究超導現象時提出了模式,大大發展了對稱破缺理論。對稱性在20世紀地理學中飾演著支配地位,基本數學定理的方式幾乎由對稱性決定,所以不這么夸張的說基礎數學就是研究對稱性的,例如相對論不變性、規范不變性等。雖然地理定理的對稱性并不意味著化學現象必定具備相似的對稱性,實際系統一般展現何謂的“對稱破缺”,例如一個磁性離子構成的機制凝聚態物理排名,所有磁矩朝上和朝下這兩種狀態是對稱的,所以對稱性要求平均磁矩為0,但事實上在室溫足夠低的時侯系統具備非0磁矩。朗道理論將對稱破缺和相變聯系上去,強調相變過程伴隨著“序”的涌現,也就是對稱性增加。在無序相,系統各類對稱狀態出現的幾率是相似的,而在有序相系統“選擇”了某一類特定的狀態。前者看上去有點反直覺,明明各類對稱狀態能量是相似的,系統為什么會處在其中某個態上,隨機漲落不會讓它彌散為無序相嗎?成因在于對包含大量粒子的宏觀系統來說,這些轉變還要的時間非常艱辛(并且超出宇宙年紀),所以事實上它穩定地處于有序相。匯聚態化學中存在大量那樣的實例,例如鐵磁-順磁相變、固氣相變、超導轉變等,到1970年代匯聚態化學早已產生了這么的范式:描繪宏觀物質的相與相變,也就是“對稱破缺”。
粒子數太大造成的另一個問題就是復雜性,我們沒法奢望求解包含10^23個變量的偏微分多項式。因而雖然有了基本數學定理凝聚態物理排名,匯聚態理論家在面對一個宏觀系統時一直像是面對一個暗箱,只好先從有限的試驗事實出發先去猜想一些唯像理論,最后再企圖從基本原理上給予說明。超導理論的構建就是循著那樣的途徑,但是從量子電學開始算起,超導理論也經過了將近30年的摸索,這和量子電學原本構建的時間差不多。因而單以困難程度而言,覺得匯聚態化學并不在粒子化學之下。把科學機制分成了若干層級,粒子化學在最底層,之后是匯聚態化學,物理,生物學,心理學以及社會科學。原則上說底層規律決定一切,而且人類并不能真的從頭開始推論進去,所以匯聚態化學不是粒子化學的簡略應用,物理也不是應用數學學,生物學也不是應用物理。。。每一層級都還要高度的造就性,底層探求的困難并不見得必定多于其它層級。底層的困難在于它直指本源,而超高層的困難在于復雜性,當復雜性達到一定程度之后,雖然一些本質上新的東西涌現下來了,這種東西幾乎難以用底層語言良好定義,而應當締造新的概念去理解它。這方面最好的實例是眼科學,就現在來看,要從基本的化學結構來定義意識實在是一件可望而不可即的事情。
的這篇文章被許多匯聚態地理學家視為獨立宣言,涌現論也隨之成為地理學界中除還原論此外的另一股強悍論爭。事實上這三者并沒有矛盾,還原論者指出的是諸事萬物都起源于某些基本結構,原則上基本結構決定一切;而涌現論者指出隨著復雜性的提高,須要這些新的概念去理解更超高層級的規律。三者也是優缺不同,還原論者顯然不會覺得從基本定理出發可以輕易理解所有現象,涌現論者也不會覺得超高層的規律不受低層阻礙。真正的影響其實在于,受匯聚態化學中涌現規律的啟發,粒子化學原本是否是某些結構上涌現的結果?