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不同宽窄体系,临界现象也有所不同 | 酒业宽窄论⑱

2023-09-21 10:14 作者:长江酒道  | 我要投稿








李后强

四川省委省政府决策咨询委员会副主任、成都市社科联主席、四川省酒类流通协会名誉会长、振兴川酒首席经济学家、发展战略顾问




编者按

文化是中国白酒所具备的重要属性之一,其中更蕴含了丰富的哲学思想,这使得中国白酒除了在物质层面带给饮用者以愉悦之外,更让饮用者在精神层面获得升华。


“大中有小,小中有大;新中有旧,旧中有新;死中有生,生中有死;宽中有窄,窄中有宽。”四川省委省政府决策咨询委员会副主任、成都市社科联主席、四川省酒类流通协会名誉会长、振兴川酒首席经济学家、发展战略顾问李后强在《宽窄论——人生启迪与智慧》中的不少观点对白酒行业有很强的借鉴意义。


《长江酒道》获得李后强会长授权后分期刊发其中的精彩论述。


宽窄变换的相变点就是临界点。在临界点附近存在普适性,可以用临界指数表征。


临界现象(critical phenomenon)是指物质处在临界状态及其附近所具有的特殊的物理性质和现象。研究表明,在临界点,关联长度趋于无穷大,体系具有标度不变性和分形结构,临界指数之间存在一定关系,比如α+ 2β+γ=2,γ=β(δ-1)。


临界指数是指连续相变时,热力学量在临界点临域的特性用幂函数来表述,其幂次就是临界指数。

经典相变都是内部对称性变化,拓扑相变是拓扑数变化。拓扑相变是一种特殊的、没有对称破缺的相变,这种相变无法用朗道对称性破缺理论解释,拓扑数可以用来表征拓扑相变。普适性表明临界指数与物质系统的空间维数、序参量维数有关,只要空间维数和序参量维数相同,就是同一类体系,具有相同临界指数。


1869年,T.安德鲁斯研究二氧化碳气、液两相密度差时发现,温度在31.04℃时,气、液密度趋同,两相界限消失,取名为临界状态。


1871年,J.范德瓦耳斯提出真实气体状态方程,如果压力、温度、体积以临界点参数作为单位,即P=p/pc、t=T/Tc、ν=V/Vc,则范德瓦耳斯方程可写成:

(P+3/ν2)(3ν-1)=8t


这是不包含任何表征特定物质的量,适用于任何物质的气态和液态,属于平均场的普适状态方程。


1937年,L.朗道提出用序参量描述相变形式的理论,特别是他与V.京茨堡建立的超导唯象波函数理论。


1966年,L.卡达诺夫指出标度概念的重要性,在临界点附近粒子之间的关联、涨落起重要作用。


1971年,K.威耳孙用量子场论中重正化群方法,对卡达诺夫的物理概念进行了数学表述,论证了实验上总结出的临界现象的标度律和普适性,计算出符合实验的临界指数。威耳孙为此获得了1982年诺贝尔物理学奖。


冰化为水,水变成水蒸气都需要吸热,相反的过程伴随放出热量,这是一级相变。在相变点,两相的化学势相等,但化学势的一级偏导数代表的物性有突变、不连续。二级相变又称连续相变,物质两相的化学势及其一级偏导数相等,但二级偏导数有突变、不连续。


固体中居里点的铁磁-顺磁相变,在没有外磁场时金属正常态-超导态相变都是二级相变。固体中有许多连续相变现象。


连续相变往往是由于体系的对称性改变,如位移型结构相变中是点阵的空间群改变;磁相变是晶体磁群改变;超导相变是规范对称性改变。处在高温相的对称性高,处在低温相的对称性低。

朗道用序参量描述这两相的差异,高温相的序参量ψ=0,低温相的序参量ψ≠0。在临界点附近,序参量相对于平衡值有大的涨落,通常用r=0和r两点之间的关联函数来表示:


G(r)=〈ψ(r)ψ(0)〉-〈ψ(r)〉〈ψ(0)〉

〈 〉表示统计平均值。


当r较大时|G(r)|渐近于(1/r)e-r/ξ,ξ称为关联长度。序参量对外场的导数在临界点趋于无穷,这就意味着关联长度在临界点也应趋于无穷。于是,又再引入另外一些参量β、α、α'、γ、γ'、v、v'、η、δ等临界指数来描写ξ的临界行为。


根据ξ的临界行为计算出九个临界指数,九个临界指数间有七个相互满足的关系式。所以,九个临界指数中只有两个独立指数。


威耳孙用重正化群探索能使配分函数保持不变的变换性质,抓住相变的主要特征。具体做法分两个步骤:


①由于T趋于Tc时,关联长度ξ趋于无限大,元胞可用一定尺度的集团代替,集团中序参量平均值替代元胞的序参量。集团之间相互作用以有效作用代替。


②进行标度变换使其与原来模型一致。


这两个步骤合起来用变换Rs表示。Rs一般是非线性变换。如此相继进行Rss'=RsRs'变换。这些变换组成为重正化群。最后,把在变换中的不动点同连续相变联系起来,给出临界点相变的特征。

相变时序参量连续变化。在气-液临界点的相变中,序参量可选为两相的密度差或比容差;在铁磁-顺磁相变中可选固体的磁化强度,等等。


借助于重正化群理论,可以分析临界现象,能说明空间维数与临界指数的普适关系。这些研究对凝聚态物理、统计物理、量子场论和粒子物理学都有深刻的影响。


理论与实验数据都指出,临界指数所反映的临界行为仅与系统的对称性和空间维数有关,而与体系的具体结构、相互作用的形式和强弱都没有关系。这里所指的对称性是指体系的内在对称性。


这些重要结论启示我们,一般的宽窄变换是内部对称性的变化,高级的宽窄变换是拓扑相变,而对称性对于不同宽窄体系表现形式不同。


重整群思想就是“筛选归并”思想,把小的作用因素归并到大的作用因素中,不断归并合并,最后剩下最大的因素,变量个数就大大减少了。


有时可把几百个因素归并为两三个因素,比如只与空间维数和对称性有关,处理难度就大大降低。本质上,这是抓主要矛盾的方法。


空间维数是宽窄的主要参数,维数越大形态越宽,维数越小形态越窄。在连续空间(如分形)中,维数是连续变化的,可以有分数空间,因此宽窄是连续变换的。


0维数就是一个几何点,没有大小;1维数表示一条线,有长度没有粗细;2维数表示一个平面,有大小没有厚度;3维数表示立体,有高低大小;4维数表示有体积并且随着时间变化。


一切矛盾都产生于空间维数太低,只要有足够大的空间维数就没有矛盾出现。所以,矛盾源于空间维数,宽窄变换就可以化解矛盾。应该有各种宽窄产品,才能适应社会,化解矛盾,建设和谐社会。可见,宽窄产品的科学内涵特别是哲学底蕴很深刻。


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