ВРЕМЯ ИЗМЕНЕНИЙ

Читатель не должен думать, что все быстрые и неожиданные события происходят только благодаря фазовым переходам. Например, если кто-то включает свет в комнате, то этот мгновенный процесс не имеет никакого отношения к рассматриваемым нами проблемам. Характерной особенностью фазовых переходов является то, что они происходят сразу во всей системе (в этом смысле их можно назвать глобальными процессами), как бы в соответствии с тайным «заговором» всех элементов или частиц системы.

Таким образом, под фазовым переходом мы будем понимать неожиданное глобальное изменение поведения системы, происходящее за счет взаимодействия множества составляющих ее частиц, причем силы этого взаимодействия являются короткодействующими, иными словами, локальными. Поведение частиц в таких системах можно уподобить общению людей, которые имеют дело только со своими ближайшими соседями и не принимают во внимание события, происходящие вне этого окружения. Фазовый переход происходит после того, как некое внешнее воздействие, действующее на частицы, достигнет некоторого порогового значения. Именно этим объясняется кажущаяся внезапность фазовых превращений: до некоторого момента все частицы и система в целом, с точки зрения внешнего наблюдателя, ведут себя «нормально», а затем вдруг без всякого «предупреждения» (или почти вдруг, как будет показано далее) резко изменяют характер своего поведения.

Появление и развитие новых теорий значительно расширило рамки статистической механики, созданной Максвеллом и Больцманом со скромной целью описания поведения разреженных газовых систем, и превратило ее в обширную и важную область науки, получившую обобщенное название статистической физики. Традиционно она включает в себя разнообразные задачи, связанные с поведением объектов неживой природы, в частности, при фазовых переходах. Эпитет статистический в названии призван подчеркнуть, что исследуемые системы состоят из множества частиц, взаимодействие между которыми и приводит к усредненному поведению объекта в целом.

Современная статистическая физика далеко ушла от простых задач, связанных с газами в сосудах. В наши дни она описывает множество интереснейших и грандиозных явлений, причем очень часто в рамках статистической физики теории и идеи прошлых веков находят новые приложения и оригинальные интерпретации. Традиционно статистическая физика занималась изучением «необычных» процессов, к их числу можно отнести и многие явления динамически развивающегося мира, в котором мы живем. Термодинамика XIX века имела дело почти исключительно с равновесными состояниями и замкнутыми системами, в которые ничего не притекает, из которых ничего не исходит и в которых по большому счету ничего не изменяется. В следующей главе рассказывается о современной статистической физике, которая занимается изучением процессов рождения и гибели, составляющих течение жизни.