【直播回听】《六极物理课》第18次答疑

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六极物理课的更新时间是每周四19:05

课程直播答疑时间紧随其后，每周四20:13

这两个数字背后都有着特殊的含义：

1905年是物理学的奇迹之年，这一年26岁的爱因斯坦连续发表了五篇重要的论文，其中三篇成了物理学发展的核心；

2013年上帝粒子在实验上被证实并获得诺贝尔物理学奖的一年，上帝粒子是万事万物质量的成因，20世纪的物理学至此基本封顶。

答疑笔记 

1、（用户@MrMojoRisin）混沌系统在方法论上达不到解析解，那么即使有了量子计算机也只是在算力上更逼近的模拟现实而不是真正的解决问题喽？有没有可能存在更进阶的方法论，就像黎曼几何比欧氏几何更贴近真实世界一样？

对应课程内容：【极热篇｜第三章：复杂系统】03 混沌系统

答：混沌系统在方法上达不到解析解这倒不是关键问题，关键问题是混沌系统连数值解都做不到。这是因为混沌系统对初始条件太过敏感导致的。量子计算机如果被发明出来，用来解混沌系统，一方面是算力强大，可以更多地模拟出稳定解、特殊解。除此以外，如果是像三体问题这种问题，还可以采用并行计算的方法。因为传统计算机没有办法从原理上做到真的并行计算，但量子计算机的算法是可以的，这从根本上给出了解决三体问题的可能性。

2、（用户@laodeng_rn）复杂系统问题的出现是因为数学工具不够先进吗，还是因为物理理论和数学都不够先进？如果数学发展的更先进，有没有希望解决复杂系统的问题呢？

对应课程内容：【极热篇｜第三章：复杂系统】04 耗散结构

答：就目前看来跟物理的关系不大，主要是数学上不够先进。数学发展更先进是不是能解决这个目前来说是未知数。因为历史也出现过数学比较落后的时候完全解决不了但是数学一旦发展处了新的分支就解决了的情况，比方说群论就是这样一种理论。它可以跨界解决很多问题。因此从一般的意义上来看复杂系统难以解决是数学的落后。当然，也有可能它从原理上就根本无法解，它与人的意识惯常认识世界的方式不兼容，并非没有这个可能。

3、（用户@laodeng_rn）一个与外界有能量交换的系统，熵可能自发减小。这里并没说必须输入能量，如果仅是输出能量，是不是也可能熵自发减小？例如水散发热量变成冰，是不是熵减了呢？

对应课程内容：【极热篇｜第三章：复杂系统】04 耗散结构

答：这里说了与外界的能量的交换只是其中一个要求，最关键的一个点是这个系统要处在非稳态。处在非稳态自由能还比较高，就还有改变的空间。并且说到交换，就有进有出，能量出去的话，自然是熵降低的可能性就很大，即便是能量进来只要是非稳态，也有可能熵减，这就是耗散结构的核心信息，封闭系统给能量，几乎是熵增的，但是开放系统，在没有达到稳态，给能量，反而有可能获得熵减。

导读 

进入了极冷篇，极冷篇研究的主要都是固体形态的物质。固体形态的物质我们会分三个尺度去研究。先是宏观的，以材料学的角度去研究。

所谓材料学，我们最先关注的还是关注材料的宏观性质，那么就有各种各样的宏观性质，比如最简单的，就是力学性质，拿到一个材料，肯定先从力学上做实验。此处要注意一个概念叫做弹性张量，张量这个概念是不那么好理解的，我上了大学以后也花了不少时间才搞明白。

热学性质和电学性质其实在一定程度上是高度挂钩的，这里面要注意一个点就是自由电子在导电性和导热性里扮演的关键的角色。

磁学性质反而是从材料学的角度上来看没那么容易理解的，它涉及到材料原子中的电子排布规律，材料按磁性分类，总得来说就是顺磁体、抗磁体和铁磁体三类。当然细分还有很多种，这里要主义铁磁体和顺磁体的界限，居里温度，要明白，这其实是统计力学和量子力学的博弈。