2025-01-15 智能化学会动态 0
牛顿第三定律不再起作用:最新游戏资讯中发现非互惠系统的新奇点控制相变
在自然界中,许多系统并未达到平衡,比如生命本身。在这些系统中,牛顿第三定律失效了。芝加哥大学凝聚态理论家Vincenzo Vitelli将这种现象称为“非互惠系统”。他和他的团队在数学对象中找到了一个描述这种不断变化的系统的答案,即所谓的“奇点”。
奇点是两个或多个特征属性变得无法区分并在数学上合二为一的地方。在这些奇点上,系统的数学行为与其在附近点的行为截然不同,因此奇点通常用来描述系统中的奇怪现象。
Vitelli团队发现,这些奇点也控制着非互惠系统中的相变。他们通过研究极化子和激光等非平衡状态中的物质跃迁到BEC或其他量子态,从而揭示了对称性的破裂如何影响物质跃迁。
他们还使用分叉理论的数学框架,将量子工作扩展到所有非互惠系统,并开始寻找支持非互惠性和相变之间联系的一般原则。Vitelli认为,可以通过构建物理机械模型,如乐高积木,来说明这些抽象现象。
例如,他使用可以自己移动但受非互惠规则支配的构建块来建模机器人群体,其中每个机器人被编程为与相同颜色的机器人对齐,但同时表现出不同方向上的反馈。这类似于神经网络或社会群体中的关系,使得没有一个机器人能够得到它想要的事物。
该小组将机器人分布在地板上,并同时启动它们。当几乎立刻出现一种模式时,他们发现这类似于生活世界中的鸟群飞行模式,只不过鸟们不是以随机方向飞行,而是像磁铁中的自旋一样排列整齐。但是,有一个重要区别:铁磁相变很容易用统计力学解释,因为它是一个平衡系统;然而,在能量不断泵入的情况下,如水冻结,这种理解就不那么简单了。
因此,他们怀疑临界点和奇点有一些共同的重要属性,即使它们显然来自不同的机制。他们提出了一个新的、至关重要的通用机制,通过这种机制,奇点导致量子动力学系統中的相变。此外,他们意识到即使是在研究物质最基本状态时,也可能存在一些普遍原理,不仅适用于量子领域,还可以应用于经典领域,以解决那些看似无解的问题。