În natură, există mai multe sisteme care numesc fizicienii mass-media condensat. mediu condensat tipic este atunci când există o mulțime de particule și fiecare particulă „trăiește“ nu propria viață, și nici măcar într-o pereche cu un vecin, și în „pace și armonie“ cu un set de cel mai apropiat vecini.
De ce fizica materiei condensate o astfel de zonă interesantă și activă a cercetării? Faptul este că, datorită faptului că mișcarea fiecărei particule individuale într-un mediu de condensat este puternic corelată cu mișcarea multora dintre vecinii săi; ecuațiile care descriu mișcarea particulelor, puternic „întrețesute“ unul cu celălalt. Tu nu funcționează, de exemplu, să rezolve prima ecuație pentru mișcarea unei particule, apoi al doilea, etc. Tu trebuie să decidă imediat toate ecuațiile de mișcare pentru miliarde, quintillion, etc. particule individuale. Un astfel de sistem de ecuații nu este de a rezolva, și chiar greu de imaginat.
Această situație este prins cu depresia, nu-i așa? Dar oamenii izobratatelny fizica teoretică, și au învățat încet pentru a descrie un astfel de sistem complex inimaginabil de la prima vedere. (De fapt, în opinia mea, conștientizarea acestui impas și să încerce să iasă din ea, și momentul nașterii sunt prezente fizica teoretică, dar voi scrie despre asta la un moment dat mai târziu.)
Cel mai faimos exemplu de cum să rezolve o dată mii de miliarde de ecuații, este povestea fononii. Imaginați-vă că avem un cristal. Fiecare atom în ea se simte oarecum vecinii cei mai apropiați, și se simte foarte, foarte puternic. Atom în sine nu poate ezita, el trage mereu de-a lungul vecinii săi. Ca rezultat, „pokolyhav“ o singură particulă, imediat am pus în mișcare și vecinii săi imediați, astfel încât, după o vreme toate materialele, toate particulele vor începe să se miște.
Dar să ne uităm foarte diferit de cel din care cristalul este, cum trăiește el. Fluctuațiile de atomi individuali este un mod care nu este foarte ușor să vorbească despre viața cristalelor. Dar, dacă vorbim despre anumite vibratii convenite ale tuturor particulelor dintr-o dată fononi când mișcarea întregii naponimaet de cristal cu zăbrele care rulează undă sinusoidală, atunci totul devine extrem de ușor. fononi individuale, este de a trăi o viață independentă: ei pot „rula“ prin cristal pentru o lungă perioadă de timp pentru a trece prin unul pe altul. Și apoi ecuațiile care descriu fiecare fononului, indiferent de rezolvat și pentru că zbor.
Desigur, toate acest lucru este valabil pentru un cristal perfectă, zăbrele strict periodică, atunci când nu există nici un defect, atunci când limitele cristalului nu afectează viața sa interioară, și în cele din urmă, atunci când oscilațiile pot fi considerate liniare (care presupune o interacțiune; fononi). Aceste cristale nu sunt reale și, prin urmare, proprietățile descrise mai sus nu sunt efectuate strict la ea, ci doar aproximativ. Dar acest lucru este destul de suficient pentru a explica multe dintre fenomenele care au loc în cristal.
Desigur, s-ar putea argumenta că, să zicem, în realitate, ceva ce avem vibratii de atomi, și nu fononii. Dar, să zicem, în descrierea proprietăților termodinamice ale cristalului este cel mai ușor să-l perceapă ca un gaz de fononi. Și eu, sincer, nu știu dacă se poate construi întreaga fizica statistică de cristal, nu se referă la conceptul de fononi.
De fapt, trecerea de la atomii individuali la fononi, nu este altceva decât transformata Fourier a coordonatelor la (cvasi-) pulsurilor. Doar se pare că, în cristalul de reprezentare impuls arata mult mai ușor decât în coordonatei.
cristal de viață, desigur, nu se limitează la un singur cristal de vibrații cu zăbrele. Prin urmare, fononi descrise aici este doar cea mai simplă a întregii familii de cvasi-particule. populează solid.
Igor Ivanov