当原子气体拒绝热化:量子相干与混沌的博弈
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摘要: 混沌,是自然界中最常见却最神秘的现象之一。它广泛存在于数学、物理、生物、生态、气象乃至经济系统中。混沌并不意味着纯粹的无序,而是指一种对初始条件极端敏感的动力学过程:哪怕最细微的初始差别,经过时间放大,都可能演变成截然不同的结果,且难以被重复。人们常用“蝴蝶效应”来形容这种特征:一只蝴蝶在南美洲扇动翅膀,几周后可能在北美引发龙卷风。也可以想象为宇宙初始时刻那种混沌未分、模糊难辨的状态。在经典物理中,混沌与“热化”密切相关。所谓热化,就是孤立系统随着时间演化逐渐丧失初始信息,最终趋于一个平稳、均衡的状态。不同形状的冰块最终都会融化成相同的一滩水,空气中的花粉扩散后终将均匀分布,这些都是“遍历性”的体现——系统在长期演化中几乎走遍所有可能的状态,最终归于平衡。而混沌正是保证这种遍历性的常见机制。