量之间有什么关系?怎样从理论上计算这些突变的物理量?这Р些问题既古老而又难于回答,相变现象成了物理学中一个艰涩难懂的领域。物理Р学理论认为,在相变的临界点附近,如气液临界点、铁磁相变居里点等,组成物Р质的粒子之间的相互作用变得强烈起来,本来互不相关的粒子变得相互关联了,Р而且,这种关联是“长程关联”,即相隔甚远的粒子之间有相互作用。由于在相Р变物质中,大小不一的各种长程关联都存在,使整个情况非常复杂。Р 几十年来,人们一直用平均场理论来描述临界现象。范德瓦尔斯的状态方Р程就是这种理论的最早表述,后来它还以多种形式在不同的领域中被不同的人重Р新提出来。按照平均场理论,可以算出各种临界指数,但六十年代以来的精密测Р量表明,平均场理论的预言与实验不符,实验结果与理论值的差异远远超过误差Р范围。平均场理论之所以如此,主要是因为在临界点附近,体系具有分形结构,Р不存在唯一的特征尺度,小到原子尺寸,大到关联尺度,各种尺度的涨落都起作Р用,如存在电子、原子、离子、分子和高分子链等具体物质单元,形成多体问题,Р因此要进行计算是极其困难的。并且,空间不同位置的涨落不是彼此独立而是互Р相关联的。在逼近临界点时,关联长度趋向无穷大。正是这种涨落和关联造成磁Р化率、比热的发散,导致临界乳光等奇妙的现象。因此,相变是一种大量微观粒Р子同时被卷入的集体合作现象,与许多其他物理问题不同,不能归结为少数粒子Р的运动问题。Р 六十年代后期,在总结大量实验事实的基础上,形成了两个重要的概念:标Р度律和普适性。标度律(Scaling Law)是指尺度变化时体系的性质不变;普适性Р(Universality)是指由于关联长度趋向无穷大,不同体系的个性退居次要地位,共Р性变得突出。到六十年代末,形势变得十分明朗,建立一个比较正确的临界现象Р理论的时机已经成熟,缺少的是一种新鲜的思想和提法,从而使已经形成的观念Р 9
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