安德森四原则：从对称性破缺到复杂性冒出

发布时间：2023-06-24 14:13:28 所属栏目：外闻来源：

导读：复杂现象的涌现在两种情况下有可能出现：一是当基本的物理对称性被打破时；二是当选择特定的基态（ground states）来执行机械工作和存储适应性信息时。在几十年的研究进程中，菲利普·安德森（Philip Anderson

复杂现象的涌现在两种情况下有可能出现：一是当基本的物理对称性被打破时；二是当选择特定的基态（ground states）来执行机械工作和存储适应性信息时。在几十年的研究进程中，菲利普·安德森（Philip Anderson）从复杂系统的对称性破缺（broken symmetry）中列举了几个关键原则。这些原则包括涌现性、阻挫随机函数（frustrated random functions）、自主刚性和广义刚性（generalized rigidity）。安德森四原则是演化功能涌现的先决条件。David Krakauer 撰文总结了这些观点，并简要讨论了近期与功能对称性破缺相关概念的扩展，包括信息、计算和因果关系。

超越对称性

“在此之前的讨论是关于装饰和晶体中存在的几何对称性，是时候结束讨论了。这最后一次讲座的主要目标是展示在基本的物理和数学问题中对称性原则的作用，并从这些和其之前的应用中提出对原则本身的最终普遍陈述。”

—— Symmetry. Herman Weyl.

“于是我开始寻找日常世界的'Aufbauprinzips(结构原则)'。我很钦佩 Frohlich 的关于电介质理论的书，因为它恰恰采取了同样的观点；我在早期的铁电体实验工作中不可避免地遇到了它。更为重要的是，我开始认识到对称性破缺概念的重要性，这一直是我生活中的长期兴趣。对称性破缺是“多者异也”（more is different）背后的涌现过程的最明显实例。”

—— A Career in Theoretical Physics. Philip Anderson.

在赫尔曼·外尔（Herman Weyl）1952年的专著《对称》（Symmetry）[1]中，他基于应用于物理领域的数学，总结了一种强有力的现实视角。外尔提出，物理科学最终是一种以对称性分析为基础的探究形式。在物理学中，大量与对称性相关的概念，包括时空对称性、诺特定理、规范对称性和超对称性，这些概念将不变性及其衍生物——普适法则（universal laws），置于对非生命世界的研究核心。这种努力的成功,毫无疑问是成功的,因为自由能源的对称性也同样重要的用于描述传统动力系统和在自由能源的场合中平衡态动态，涵盖了从最大尺度的天体力学，到分子尺度的晶体学点群，再到量子尺度上的酉群（unitary group）。对称性原理（物理定律在各种变换条件下的不变性）及其通过基本对称运动定律的体现，为追求宏大的万物理论提供了基础（在该理论中，宇宙模型是自下而上地组装）。

（编辑：汽车网）

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