相变与临界现象

临界涨落

想象一群拿不定主意该坐还是该站的人。在远离任何提示时,只有寥寥几个在这儿那儿坐立不安。可正当整群人在一个决定上摇摆不定的那一刻,突然的浪潮席卷而来——整片整片的人以无法预料的波动一起起立、又一起坐下。这种正处于转变边缘的、躁动的大尺度摇摆,就是物理学家所说的临界涨落。

远离转变时,序参量守着一个稳定的值,只有微小的、局部的抖动。当临界点被逼近时,那些抖动在幅度和波及范围上都长大了:一片片序参量在其平均值的上方和下方剧烈摆动,而一起摆动的那些片变得极其庞大,与那不断攀升的关联长度相匹配。系统变得极度优柔寡断,一瞬间在某个区域看起来有序、在另一个区域又看起来无序,处处都没有一个定下来的答案。

临界涨落之所以重要,是因为它们正是临界与寻常物理如此不同的根由:它们是朗道那类简单平滑理论恰好在转变处失效的原因,也是为什么需要重整化群的原因。一个有用的澄清:这些并不是噪声或实验误差。它们是真实的、内禀的,是临界行为本身的实质——是一个拿不定主意的系统所显露出的、看得见的颤抖。

临界乳光,就是临界涨落被看见的样子。在流体的临界点附近,那些一瞬间比平均更密、或更稀的区域,膨胀到了与一个光波长相当的尺度;流体在这些闪烁的团块上散射光线,于是变成乳白——你看到的,确确实实就是这种物质在涨落。

临界乳光:密度涨落长到了光的尺度,让清澈的流体泛起乳白的光。

涨落在任何温度下都存在,但只有在临界点附近,它们才长得大到足以主宰整个物理。这正是为什么把涨落平均掉的朗道平均场理论,在远离转变时表现良好,却恰好在转变处给出错误的指数。

又称
fluctuation near criticality临界附近的涨落