无序、玻璃与局域化
渗流
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把水一滴一滴浇到干咖啡粉上。起初,水只是浸湿一些孤立的小块,哪儿也去不了。可加得足够多,那些湿块忽然连成一条贯通到底的通路——水穿透到了滤杯底部。那个零散的连接头一回接成一条贯穿整个系统的通路的突然时刻,就是渗流。
渗流研究的是连通性如何在一个由随机相连的部件组成的系统里、一下子冒出来。设想一个网格,每条连线随机地或通或断,你慢慢增大「通」的比例。很长一段时间里只有些小小的孤立簇;然后,在一个尖锐的阈值处,某个簇骤然长大到横跨整个系统,一条贯通两端的通路就此打开。这个临界比例叫作渗流阈值,越过它,系统便从不连通翻转为连通。
渗流之所以重要,是因为它用惊人简单的规则,抓住了许多真实事物如何骤然「开启」:导电颗粒与绝缘颗粒的混合物变得导电,多孔岩石开始让石油渗过,森林火灾蔓延或熄灭,疾病变成流行病。关键的洞见、也常令人意外的是:这种变化是骤然的,而非渐进的——刚低于阈值时几乎什么都过不去,刚高于它,一条通路便横跨整个系统。连通性上一丁点的改变,就掀翻了整体的行为。
往橡胶里掺一点导电的炭黑,混合物仍是绝缘体——炭黑颗粒散得太稀,彼此挨不上。继续加炭黑,在某个临界用量上,颗粒忽然从一侧到另一侧连成一张相通的网,橡胶便开始导电。这个渗流阈值,正是电子产品里的抗静电橡胶和导电橡胶被调校出来的依据。
导电橡胶:低于渗流阈值时绝缘;刚一越过,炭黑颗粒连成通路,它便导电。
渗流关乎几何上的连通,而非量子波,这把它和安德森局域化区分开来。在渗流里,一条通路要么从物理上存在、要么不存在,就像管道或通或堵;而在安德森局域化里,困住源于波的干涉,哪怕没有任何通路被堵死。两者都把无序变成一场导电转变,路径却大不相同。
又称
另见