相变有时是会连续发生的,这种相变也称为二级相变。比如磁铁在常温下是一个磁性系统,不过随着温度的升高,磁性也会消失,宏观的磁场与系统中的单个粒子的基本磁场总和形成,这个基本磁场也被称为自旋。在磁铁的内部自旋之间存在的相互作用,使它们整齐地朝向同一边。相变随着温度的升高而发生,提供给磁铁的热能就会导致自旋运动的增加,从而改变它们的方向。这种混乱打破了原有的秩序,让原本有序排列产生的磁场发生变化,磁力减弱,直至完全消失。所以当人们拿着一块高温的磁铁石会很容易印证这一现象。
实验物理学家的发现了一个有趣的事实,在很大程度上磁性系统的行为并不取决于形成它基本单位的行为。即便磁性物质千差万别,但是却有着许多相似的集体行为,特别是到了临界指数附近。人们意识到,如果想从微观层面上,更多的了解这些相互作用,就必须找到一套形式体系。这套体系介于宏观与微观之间,借由其掌握来分析演化过程,诺贝尔物理学奖1982年就颁给了研究这些掌握与分析尺度的物理学家肯尼斯·威尔逊的“重整化群”理论,简而言之就是根据系统的变化调整尺度。
作者提出的自旋玻璃理论就是在研究基本粒子问题时命运而生的。最初在收集相关文献时,他发现对于一件事物的观点会有完全不同的理解,有些结论甚至让人感到离谱,不知所云,但也被完整的保留了下来。在研究领域任何新的发现都有它的价值。当我们还没有太明确某一个认识时,选择任何一个工具都并非明智之举。前让的经验有时候很难复制,而且随着时代的不同,越来越多新的理论被提出,也会让研究转变方向。他的自旋玻璃理论就是这样意外诞生的。
自旋玻璃是一种金属合金,它是由形成合金的粒子自旋行为导致了一种类似于玻璃的相变。这些合金里有金,银,少量被稀释铁,在高温下它们会产生一般的磁性系统,但是当温度下降到某个值以下,就出现了类似玻璃,蜡和沥青的行为,变化越来越缓慢,系统始终无法达到平衡。在实验过程中,从倒置的容器里滴落玻璃,冷却时速度很慢,而同样的情况在水或者其他液体中完全不同。
作为对比科学家采集了一定量的沥青,并且在控制温度的情况下,让沥青保持一定的黏度,他们要测量这些沥青低落的频率。这个实验从1927年到2014年间,沥青只滴落过9滴,这样缓慢的过程让人很难,有足够耐心去研究等待结果,不过这个复杂的研究系统依然得以保留。只是人们也在建立相对简单的综合模型,以便更快的得到答案,而这样的研究体系很大程度上依赖于科学家们惊人的想象力。
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