什么是涌现?(10)
2023-05-03 来源:飞速影视
一些例子包括:
经典力学 : 可以说经典力学的定律是从量子力学定律中涌现的,适用于足够大物质。这一点特别奇怪,因为人们通常认为量子力学比经典力学更复杂。
摩擦力: 基本粒子之间的力是保守力。然而,当考虑到物质更复杂的结构时,摩擦就涌现了。物质表面相互摩擦时,机械能转化为热能。类似的涌现现象也适用于连续介质力学中的概念,如粘度、弹性、抗拉强度等。
花样表面 Patterned Ground: 花样表面是在冰缘地区由地面材料形成的明显的,通常是对称的几何图形。
统计力学最初是用一个足够大的统计学集合概念推导出来的,其中概率分布的各种波动可以忽略不计。然而,小的团簇并不会表现出明显的一级相变,例如熔化,而且在边界上不可能完全将团簇归类为液体或固体,因为这些概念(再没有额外的定义的情况下)只适用于宏观系统。使用统计力学方法描述一个系统要比使用低层次的原子论方法简单得多。
电气网络: 具有随机排列的二元电网的体传导响应 bulk conductive response of binary (RC),称为通用介电响应 Universal Dielectric Response (UDR),可以看作是这种物理系统的涌现特性。这样的排列可以被用作简单的物理原型系统,用于推导复杂系统涌现现象的数学公式。
温度有时被用来作为一个涌现的宏观行为的例子。在经典动力学中,测量到处于平衡状态的大量粒子的瞬时动量就可以求出每个自由度的平均动能,而平均动能与温度成正比。对于少数粒子,在给定时间的瞬时动量不足以计算出系统的温度。然而,使用遍历假设 Ergodic Hypothesis,任意精度的温度仍然可以通过在足够长的时间内对这少量例子动量的平均而得到。
液体或气体中的对流 Convection是另一个涌现宏观行为的例子,只有在考虑温差时才有意义。对流单体 Convection Cells,特别是 Bénard 单体,是一个自组织系统(更具体地说,是一个耗散系统 Dissipative System的例子),其结构由系统的约束和随机扰动共同决定:细胞的形状和大小可能取决于温度梯度以及流体的性质和容器的形状,但实际上实现的配置是由于随机扰动(因此这些系统呈现一种对称破缺 Symmetry Breaking形式)。
在一些粒子物理学理论中,甚至是质量、空间和时间这样的基本结构都被视为来自于更基本的概念(比如希格斯玻色子 Higgs Boson或者弦 Strings)的涌现现象。在某些量子力学诠释中,对所有物体都具有确定的位置、动量等等的确定性感知,实际上是一种涌现现象,因为物质的真实状态是被波函数所描述的,而这这些波函数不需要单一位置或动量的。
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