复杂性的随想(2)

自发性的对称破缺除了模型本身自带的微细不对称性之外,自然现象上不对称性,其实主要是源自所谓的自发对称破缺(spontaneous symmetric breaking)——这是一种在自然界普遍存在却又令人深感奇妙的机制,使得物理学家们得以理解高度对称的微观结构如何自然地涌现出宏观上的不对称性;而不同的不对称性从某种意义上就界定了不同的“相”(phase)。从这个角度看,自发对称破缺机制颇有些无中生有的味道。 
一个有趣又有些老生常谈的故事,据说南部(南部阳一郎,Yoichiro Nambu)是其始作俑者,经常被拿来解释这个机制:想象一群人聚餐围坐着一个大圆桌,桌子上每两个人中间都预先准备了一杯水。不难想象,原则上每个人刚好能分到一杯,但是怎么分配往往取决于第一个拿水的——如果有人先拿了他(她)左手边的杯子,那么其他所有人也只能选择自己左手边的杯子;反之则只能都拿自己右手边的。很自然的,一开始左右手边的对称性被打破,打破的源头是第一个人的自由选择,这个自由性本身也同样具有左右对称的任意性,然而选择一旦给定,就被放大固化成某种集体效应,变成所有的人整体选择。
从某种意义上说,自发对称破缺就是一种(部分)微观自由度被冻结放大而最终形成不对称宏观形态的机制。在上述简单的例子里面,这里的微观自由度对应着每个个体的选择自由;而在物理世界里,则对应着微观粒子状态的随机性,这包括量子效应所内蕴的概率不确定性,和由热效应导致的环境噪声的干扰。 [to be continued]

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