序參量（order parameter）

你要如何用一個數字來描述系統「有多有序」？當水結冰、鐵磁化、或金屬變為超導時，系統由一個無特徵、對稱的狀態，過渡到一個具有明確結構的狀態。序參量正是為捕捉這項改變而設計的量：它在無序（高溫）相中為零，一旦有序建立便變為非零。它是相變理論中最有用的單一記帳工具。

精確地說，序參量是一個在對稱相中消失、在有序的對稱破缺相中取非零值的熱力學變數。熟悉的例子有：鐵磁體的磁化 M（居禮溫度之上為零，之下為非零）、臨界點附近液相與氣相的密度差、超流體或超導體的複數凝聚波函數（超流振幅），以及反鐵磁體的交錯磁化。在連續（二級）相變中，當溫度降到 T_c 以下，序參量由零連續增長，通常呈冪次律：M 正比於 (T_c - T)^beta，其中 beta 是一個臨界指數。序參量可以是純量、向量或複數，而它的對稱性——有幾個分量、如何變換——正是決定該相變普適類的關鍵。

序參量是朗道理論的核心對象——該理論把自由能建構為它的冪級數——也是整個現代對稱破缺圖像的核心。你會在哪裡遇到它：磁體、超流體、超導體、液晶，甚至粒子物理的希格斯場。一個誠實的但書：序參量的選取並非唯一，需要物理洞察力——你必須辨認出是哪個對稱性被破壞了；一個選得差的序參量，可能會遮蔽你正試圖描述的那場相變本身。