Все записи
15:42  /  4.10.16

3610просмотров

Нобелевская премия за непростую физику.

+T -
Поделиться:

Нобелевская премия по физике присуждена трем теоретикам: Дэвиду Таулессу, Данкану Халдейну и Майклу Костерлицу. Активно работающим в настоящее время остается только Халдейн, который продолжает собирать на свои доклады толпы народу, хотя понимать его по большей части тяжеловато.

 

Самым известным результатом Костерлица и Таулесса является предсказание ими особого рода фазового перехода, носящего их имена, а также имя Березинского, пришедшего к тем же идеям независимо. Эти результаты были получены в 70х годах.

 

 Понятие «фазы» является одним из фундаментальнейших понятий  физики. Оно сводится к тому, что вещества одного и того же состава, могут принимать весьма разные формы в зависимости от внешних обстоятельств (температуры и давления). Например, вода может принимать форму твердого тела (лед), жидкости и газа (водяной пар). Граница между фазами может быть резкой, как можно убедиться, глядя на кипение воды в чайнике.

 

 Разные фазы одного и того же вещества по разному организованы и физикам интересно, с чем эта разница связана и в чем она состоит. Вышеприведенный пример воды достаточно прост. Более сложным является пример магнитного железняка. Всем известно, что при комнатной температуре он обладает магнитными свойствами. Оказывается, что при нагревании до несколько сот градусов эти свойства теряются. Это явление можно описать, как нарушение симметрии: при высоких температурах кристалл железняка был изотропен, а при понижении температуры в нем вдруг появилось выделенное направление –то, вдоль которого направлен его магнитный момент.

 

 Описание разных фаз в терминах симметрии было формализовано в 30х годах Львом Ландау, который ввел фундаментальное понятие «параметра порядка». Это измеримая величина, которая характеризует симметрию данной фазы. В магните это магнитный момент, вернее его плотность, в сверхтекучем гелии или сверхпроводнике это более сложные характеристики.

 

Вопросы о том, как выявить симметрию той или иной фазы, оказались не простыми. Особенно непростой характер они приобретают тогда, когда порядок не локален, когда он проявляется в корреляции удаленных друг от друга частей вещества. Этот момент отсутствовал у Ландау. И достижения наших нобелевских лауреатов состоят и том, что им удалось разобраться во многих вещах связанных с глобальной структурой параметров порядка.

Комментировать Всего 12 комментариев

А о Березинском вы ничего не знаете? Информации в сети вообще нет, что редко для ученого, чьим именем назван физический эффект.

Единственный, кого из четверых я знаю хорошо, это Халдейн. Он примерно моего возраста, чуть постарше, мы познакомились в 1988 г., и с тех пор видимся время от времени. Британский экцентрик старого закала, из старой академической семьи, в молодости был троцкистом, за что его не пускали в США, был хиппи, ездил на автобусе в Катманду и т.д. Березинского я не встречал, в институт Ландау меня взяли уже после его кончины. 

На фотографии Данкан у себя дома у портрета одного из своих предков, кто в 1812 году жег Белый Дом, когда ветераны Веллингтона громили Вашингтон. 

Эту реплику поддерживают: Алексей Алексенко

фазовые переходы в физике и обществе

Есть нечто общее между фазовыми переходами в физике и переходами к новому в обществе. И там, и там требуется преодоление сил старого порядка, стремящегося удавить новое в зародыше. Поэтому требуется некая минимальная критическая сила, величина зародыша— докритические зародыши тут же гибнут, старый порядок побеждает. Еще один общий момент— некая надындивидуальность сил старого порядка. Например, атмосфера страха в тоталитарном обществе, которую испытывает каждый, от последнего раба до верховного деспота. Можно сказать, что правит в конечном счете этот безличный страх, определяя действия каждого: не следовать ему почти невозможно, и каждый, кто ему следует, тем самым вносит в него лепту. Подобны этому разного рода социальные нормы, в языке, одежде, допустимости танцевать на площади, итд, чья степень жесткости определяет возможность новизны. В физике сходным образом работает самосогласованное поле в коллективных эффектах: например, каждый атом вносит лепту в коллективное магнитное поле, этот атом и ориентирующее. 

Тут, наверное, есть еще две интересные аналогии: мгновенная кристаллизация переохлажденной жидкости (как в Германии в 1933 или в РФ в 2014) и равновесие фаз, лед в виски, айсберг в океане – примерно те «карманы зла», о которых упоминал К. Льюис, когда при той же общей «температуре» локально действуют разные правила этики.

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов, Алексей Буров

Алеша, эта аналогия годиться для переходов первого рода, наподобие перехода кристалл-жидкость или жидкость-пар. И тут и там образование новой фазы идет через образование критического зародыша: внутри старого должны образоваться капли нового и только когда они будут достаточно велики, произойдет глобальный переход. В переходах второго рода (нормальная- свехтекучая жидкость, нормальный металл -сверхпроводник) это не так, там новый порядок возникает почти незаметно, а в переходах Березинского Костерлица Таулесса он вообще проявлется, как изменение неких устоявшихся закономерностей. Например БКТ переход в металлической пленке: диссипация электрического тока не исчезает, то меняется зависимость напряжения от тока (от U~I выше точки перехода до U ~ I^a, a>3 ниже).

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов, Алексей Буров

Есть ли, на твой взгляд, Алеша, социальные аналоги переходов 2го рода и БКТ?

Наверное,есть. Степень перехода определяет характер изменений. Если этот характер меняется резко и скачком, это переход первого рода, который идет через образование критических зародышей. Если это происходит вторым родом или БКТ, то новое возникает ниже перехода постепенно. 

Впрочем, я не очень люблю все эти аналогии.

Думаю, что понимаю, почему ты их не любишь; отчасти я разделяю эту нелюбовь, но лишь отчасти. Человек—существо одновременно духовное и материальное, и мера духовности в нем колеблема. Когда напирают на материальность, все материальные подходы к человеку становятся неприятны тем, кому дорого духовное ядро. И все же, на мой взгляд, не стоит пренебрегать и материальными компонентами, ради полноты картины не стоит. 

С этой точки зрения, разнице между фазовыми переходами первого и второго родов можно поставить в соответствие разницу между закрытым, тоталитарным социумом, подавляющим зародыши иного, и открытым, свободным миром, где иное может входить без особого сопротивления среды. 

Кстати, работы наших нобелевских лауреатов имеют некоторое отношение к ураганам. Атмосфера как тонкая пленка по отношению к размерам Земли. Ураганы как те самые вихри в двумерной жидкости. На нас как раз движется один из них, по имени Матвей, подгадали к Нобелевской премии.

А разве размер Земли существен для урагана, Алеша? И тогда уж другой вопрос: если бы атмосфера была в 10-100 раз толще, неужели ураганов бы не было?

По другому вели бы себя. В настоящее время это долгоживущие вихри, которые движутся почти, как компактные объекты. Такое поведение соответствует вихрям в тонких пленках.

Тогда по другому спрошу: что здесь является тем параметром, малость которого позволяет рассматривать атмосферу, как тонкую пленку?