万古神帝最新资讯逆袭之路上力与反力的新篇章

在遥远的宇宙中，有着无数未被探索的系统，它们并非处于平衡状态。在这些动荡的系统中，牛顿第三定律失效了。芝加哥大学的研究者们发现了一种新的方法来思考这种非平衡系统中的相变。

牛顿第三运动定律表述是：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。这一基本原理已经指导了400年的自然规律，但它仅适用于那些达到平衡状态的事物。当事物处于平衡时，没有能量进出，这样的基本规则使人类能够完全模拟物质相变，如水结冰。

然而，在生命本身这样的非平衡系统中，牛顿第三定律不再有效。芝加哥大学凝聚态理论家Vincenzo Vitelli将这一现象称为“非互惠系统”。他提出：“想象一下，如果A对B粒子的作用方式与B对A的作用方式不同，并且这两种影响也不同，这种非互惠（nonreciprocity）的关系出现在神经网络中，也存在于社会群体中，那会是什么样？”

对于这些不守规矩的系统，不守恒性占主导，而统计力学无法表示其相变。那么，我们如何描述这种不断变化的事物呢？Vitelli和他的团队在数学对象中找到了答案——所谓“奇点”，即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一点。在奇点上，系统行为与其附近点行为截然不同，因此奇点通常用来描述系统中的怪异现象，如激光，在这个过程中能量不断获得和损失。

最近，一项研究从量子怪异开始。在几年前，当芝加哥大学博士后研究员Ryo Hanai和他的导师Peter Littlewood正在研究一种叫做极化子的准粒子时，他们意外地发现了一个关于异常点的问题。当光子(负责光照明)与激子(激子本身就是准粒子)耦合时，就会出现极化子的概念。由于极化子的质量非常低，它们可以移动得非常快，并且可以在比其他粒子更高温度下形成一种称为玻色-爱因斯坦凝聚 (Bose-Einstein condensate, BEC) 的材料状态。在BEC状态下，即便分离成原子的所有人都坍缩成一个单一量态。

Hanai说：“从理论角度看，这就是我们感兴趣的地方。”他们想要知道，在能量不断泵入的情况下，将物质推向BEC或其他奇异量态如何影响它们，以及这种变化如何打破对称性？

物理学家最常见的一类相关现象是在磁性材料中的磁矩转变。在足够高温时，这些磁矩变得混乱，有些指向一个方向，有些指向另一个方向—整个磁场消失，对称性恢复。但当它们冷却时，对齐瞬间重生，对称性的破坏再次发生。这一点也是鸟群飞行整齐、交通中的细胞、细菌和汽车排列整齐的一个重要区别：铁磁转变很容易用统计力学解释，因为它是一个平衡体系；而鸟类及其伙伴因为有内部能源，所以它们表现出了不同的行为模式。

以水为例：Littlewood说，“尽管液态水和蒸汽看起来不同，但它们之间没有显著对称差异”。从数学角度来说，在过渡点，它们是不区分可用的。这一点被认为是临界现象，但要找到描述由环境引起连续阻尼及抽吸（damping and pumping）至持续产生大量强制振动波长，以此促使建立共鸣媒介内构建流体结构的是什么东西，是难以实现的事情。而他们怀疑临界现象具有某些共同属性，即使来自不同的机制。此刻，他们正致力于揭示这一秘密，使得通过实验验证成为可能，从而推翻当前理解现代物理学领域内实存问题的大部分科学假设。