分类:涌现性

来自Big Physics
Jinshanw讨论 | 贡献2020年11月4日 (三) 13:31的版本


和的概念一样,涌现性的概念也是从物理系统的涌现性中推广而来的。在物理系统中,涌现性的含义包含几个层次。其最基本的含义,是从有联系(力的作用)的单个系统的运动中诞生出来这些单个系统构成的多体系统的整体运动的形式。例如,绳子上的波可以看做用绳子上的拉力相连的绳子的每一小段(暂时叫做小球)的运动相互协调出现的整体运动模式。例如,河流中的孤立波,也可以看作是河流中的这些水在某种条件下出现的整体运动模式。更进一步的稍微复杂一点的含义,可以是某种属性的状态从另一种属性的状态中诞生出来。例如,在Rayleigh-Benard流中,我们观察到,当在一个容器中的液体的上下两个表面的温度差达到一定程度的时候,液体中就会出现有序的宏观的流,而不再是仅仅通过热传导来交换热量,并且这个流和容易的几何形状有关系。

更进一步,实际上,物理系统中的相变也往往和涌现性联系在一起。第一层联系是,相变也往往是系统整体的宏观状态从一种形式变成了有定性区别的另一种形式。第二层联系是,往往这样的整体宏观状态的改变背后有着关联长度、关联时间等特征或者说相关的函数形式的定性改变。例如,如果我们对扰动的传播的规模做一个统计,或者说集团的大小做一个统计,在临界点附近的这个规模或者大小的分布函数往往是是幂律的形式的,而在远离相变点的区域这个分布函数是指数衰减的形式的。

但是,在系统科学中,我们就把这个系统的整体行为从相互作用的个体的行为中诞生,并且这个整体行为和个体行为不完全一样,这个具有一定一般性的特征提取出来,把满足这样的特征的现象都叫做涌现性。

例如,在BZ反应中,我们观察到系统可以展现出来颜色和花样的变化模式。

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