书名:随椋鸟飞行 : 复杂系统的奇境【2021年诺贝尔物理学奖得主，带你探索无序世界隐藏的规律。掀起世界科普阅读热潮，20国18种语言陆续出版。卡洛·罗韦利、张双南、万维钢、郝景芳等名人学者联袂推荐】

作者:乔治•帕里西

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作者分类:乔治•帕里西

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日期:13 10月 2022

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id:1572

出版日期:8月 2022

修改日期:13 10月 2022

大小:0.47MB

语言:中文

并非所有材料都表现得像水一样。还有一些相变是在没有潜热的情况下发生的，也就是说不必提供一定的热能，一旦达到临界温度就可以从一个相转入另一个相。

在这种情况下，随着临界温度逐渐接近，相变连续发生，可以说是平缓地发生。这种变化被称为二级相变。

我们举个例子：磁铁在常温下是一个磁性系统，随着温度升高，磁性会消失。用术语来说，就是磁铁从铁磁相（磁性）转变为顺磁相（非磁性）。

让我们看看系统内部究竟发生了什么。可以将磁铁的磁场想象成空间中有指向性的箭头，就像指南针的指针一样，箭头的尖都指向北。

这个宏观的磁场由系统中单个粒子的基本磁场的总和形成，这些基本磁场被称作自旋。在磁铁内部，自旋之间存在的相互作用使它们整齐地朝向同一边，也就是说大量的小箭头都指着同一方向。

即使在磁化的情况下，相变也会随着温度的升高而发生。事实上，提供给磁铁的热能会导致自旋的运动增加，从而改变它们的方向。因此，它们将倾向于混乱，最终失去秩序。正是自旋有序的排列才产生了宏观的磁场，随着温度升高，磁场将会减弱，直到完全消失。

在这种情况下，我们也可以将相变描述为系统在有序相和无序相之间的变化。

为了帮助理解，我们可以使用1924年还是学生的恩斯特·伊辛在博士论文中提出的模型，这可能是物理学家发明的第一个以极简的描述来帮助理解真相的模型。如图1所示，该模型只允许自旋有两个方向——向上或向下，其他方向都被禁止。