نظرية جديدة للأنظمة تتحدى قانون نيوتن الثالث

[ad_1]

يمكن أيضًا اعتبار رحلة الطيور بمثابة انقطاع في التماثل: بدلاً من الطيران في اتجاهات عشوائية ، فإنها تصطف مثل لفات المغناطيس. لكن هناك فرقًا مهمًا: يمكن تفسير انتقال الطور المغنطيسي بسهولة باستخدام الميكانيكا الإحصائية لأنه نظام في حالة توازن.

لكن الطيور – والخلايا والبكتيريا والسيارات في حركة المرور – تضيف طاقة جديدة إلى النظام. قال ريتشاردت: “لأن لديهم مصدر طاقة داخلي ، فإنهم يتصرفون بشكل مختلف”. “ولأنهم لا يحافظون على الطاقة ، فإنها تنبثق من العدم ، بقدر ما يتعلق الأمر بالنظام.”

ما وراء الكم

بدأ Hanai و Littlewood بحثهما في انتقالات طور BEC مع وضع انتقالات المرحلة العادية والمعروفة في الاعتبار. ضع في اعتبارك الماء: على الرغم من أن الماء السائل والبخار يبدو مختلفًا ، كما يقول ليتلوود ، لا يوجد أساسًا أي تمييز في التماثل بينهما. رياضيا ، في نقطة التحول ، لا يمكن التمييز بين الدولتين. في نظام في حالة توازن ، تسمى هذه النقطة بالنقطة الحرجة.

تظهر الظواهر الحرجة في كل مكان ، في علم الكون وفي فيزياء الطاقة العالية وحتى في الأنظمة البيولوجية. لكن في كل هذه الأمثلة ، لم يتمكن الباحثون من إيجاد نموذج جيد للمكثفات التي تتشكل عندما تقترن أنظمة ميكانيكا الكم بالبيئة ، وتخضع للتخميد والضخ المستمر.

اشتبه Hanai و Littlewood في أن النقاط الحرجة والنقاط الاستثنائية يجب أن تشترك في بعض الخصائص المهمة ، على الرغم من أنها جاءت بوضوح من آليات مختلفة. قال ليتلوود: “النقاط الحرجة هي نوع من التجريد الرياضي المثير للاهتمام ، حيث لا يمكنك التمييز بين هاتين المرحلتين. يحدث الشيء نفسه بالضبط في أنظمة البولاريتون هذه.

لقد عرفوا أيضًا أنه في ظل الغطاء الرياضي ، كان لليزر – تقنيًا حالة المادة – و Polariton-exciton BEC نفس المعادلات الأساسية. في وثيقة نُشر في عام 2019 ، قام الباحثون بربط النقاط ، واقترحوا آلية عالمية جديدة ، وفوق كل شيء ، تؤدي من خلالها النقاط الاستثنائية إلى تحولات طورية في الأنظمة الديناميكية الكمية.

قال هاناي: “نعتقد أن هذا كان التفسير الأول لهذه التحولات”.

انضم فيتيللي وميشيل فروشارت ، من جامعة شيكاغو أيضًا ، إلى Littlewood و Hanai لتوسيع عملهما الكمي ليشمل جميع الأنظمة غير المتبادلة ، باستخدام الإطار الرياضي لنظرية التشعب وتخفيف الافتراضات المعتادة حول المناظر الطبيعية.تصوير: كريستين نورمان / جيتي إيماجيس

قال Hanai إنهم أدركوا في نفس الوقت تقريبًا أنه على الرغم من أنهم كانوا يدرسون حالة كمية للمادة ، فإن معادلاتهم لم تكن تعتمد على ميكانيكا الكم. هل تنطبق الظاهرة التي كانوا يدرسونها على ظواهر أكبر وأكثر عمومية؟ بدأنا نشك في أن هذه الفكرة [connecting a phase transition to an exceptional point] يمكن أيضًا تطبيقها على الأنظمة التقليدية.

لكن لمطاردة هذه الفكرة ، سيحتاجون إلى المساعدة. اقتربوا من Vitelli و ميشيل فروتشارت، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر فيتيللي ، الذي يدرس التماثلات غير العادية في المجال الكلاسيكي. يمتد عملهم إلى المواد الخارقة الغنية بالتفاعلات غير المتبادلة ؛ قد تظهر ، على سبيل المثال ، ردود فعل مختلفة للضغط من جانب أو آخر وقد تظهر أيضًا نقاطًا استثنائية.

فيتيلي وفروشارت مفتونان على الفور. هل ظهر مبدأ عالمي في تكثيف البولاريتونات ، وهو قانون أساسي في الأنظمة التي لا تُحفظ فيها الطاقة؟

تزامن

بدأ الباحثون ، الذين أصبحوا الآن مجموعة رباعية ، في البحث عن المبادئ العامة التي تقوم عليها الصلة بين عدم المعاملة بالمثل وتحولات الطور. بالنسبة لفيتيلي ، كان ذلك يعني التفكير بيديه. لقد اعتاد على بناء أنظمة ميكانيكية فيزيائية لتوضيح الظواهر المجردة الصعبة. في الماضي ، على سبيل المثال ، استخدم Legos لبناء تعريشات تصبح مواد طوبولوجية تتحرك حول الحواف بشكل مختلف عن الداخل.

قال: “على الرغم من أن ما نتحدث عنه هو نظري ، إلا أنه يمكنك إظهاره بالألعاب”.

.

[ad_2]