基础与物质的状态
集体行为
/ kuh-LEK-tiv bee-HAY-vyur /
看看体育场里观众做「人浪」:人们轮流起立、坐下,一道巨大的波纹便绕着看台席卷而过。没有哪一个人就是那道浪——浪是整片人群一起做出来的。当物质里的许多粒子像这样协同起来时,我们就称之为集体行为。
集体行为,是指极大量的粒子以协调一致的方式运动或响应,于是这一群几乎像一个整体在行动。晶体里的原子能以同步的波纹一起振动;金属里的电子能整齐划一地来回涌动;磁体里的磁自旋能全部排成一列。关键在于,这种协调本身可以表现得像一个新的实体,拥有自己的速度、能量和规则。
这之所以重要,是因为材料大多数引人注目的性质——声音、磁性、导电、超导——都是集体效应,而非任何孤立原子的所为。一个微妙却强大的想法是:物理学家常把这些协调的运动当作新的粒子来处理,称为准粒子,这就让原本复杂到令人绝望的一大群原子重新变得可以驾驭。
声音在钢轨里的传播,是纯粹的集体行为:没有哪个原子从一端跑到另一端;相反,每个原子推一推它的邻居,这种协调的推力便沿着钢轨接力传下去,成为一道你能听到的波。
声音是推力的协调接力,并非原子一路跑到底。
集体行为并不需要粒子之间有任何新的力;它源自粒子早已具备的那些普通相互作用,只不过是在极其大量的粒子之间同时上演罢了。
又称
另见