亿利腾有限公司
参考
ホーム> 参考文献
物理学中 70 个未解决的问题之一
还原与涌现：如何理解物质世界
当我们将物质分割并使其无限小时，我们最终会在哪里？这种以粒子物理学为代表的物质世界观被称为元素还原论方法，它支持了物理学成功的一个方面。如果说这些是对“尽可能小”的挑战，那么凝聚态物理可以说是对“尽可能多”的挑战。固体材料中大约有阿伏加德罗数（1023）个电子，通过求解相同数量的薛定谔方程来求解所有电子的行为是不可能且没有意义的。在凝聚态物理学中，我们通过理解电子作为多粒子系统的行为来演绎地理解物质的功能。 P.安德森用“更多即是不同”这句话清楚地表达了这种对待物质世界的态度。物质世界存在“等级制度”。为了在长度和能量方面理解大范围的自然，有必要根据层次结构来构建物理学。例如，固体中的电子根据晶体的对称性表现，其物理定律与作为基本粒子的电子的物理定律有很大不同。然而，“无限小”和“无限多”并不是物理学中对立的概念。尽管方法不同，但使用相同的物理工具。
在使用这些方法时，我们经常得出令人惊讶的相似概念。例如，BCS超导理论描述的规范对称性自发破缺的思想被南部阳一郎带入粒子物理学，并产生了希格斯机制。还已知由金属中的磁性杂质引起的近藤效应的非微扰性质对应于量子色动力学中的渐近自由。
物理学的吸引力之一在于，可以在从实验中归纳推论的同时获得演绎和预测特性，同时还可以获得数学帮助。那么，处理复杂组织的多粒子系统的凝聚态物理学除了其可推论之外，还关注什么呢？
涌现是指意想不到的属性的出现，不是作为单个基本元素的总和，而是作为一个整体的系统。这是近年来强调的一个概念，主要是在复杂系统和生命科学领域，可以作为在固体材料中寻求新功能时的指导原则。自安德森提出这一提议以来，已经过去了 40 多年。对超越“更多就是不同”的追求只不过是物理学的构建，它阐明了多粒子系统所表现出的功能——“不同”的真正本质。未来的实验和理论研究将呈现什么样的物质世界观，令人非常感兴趣。
期刊编辑委员会
日本物理学会
日本物理学会杂志第 72 期第 9 期（总第 823 卷）2017 年 9 月 5 日出版
p.41 引自《还原与出现》