Причины нарушения универсальности в статистической механике

Универсальность в статистической механике хорошо объясняется теорией ренормализационной группы . Однако значительное количество численных и теоретических исследований показывают, что это может быть нарушено в таких моделях, как модель Изинга, спиновое стекло, полимерная цепь и перколяция (примеры ссылок: 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 ) и некоторые нарушения довольно сильные. Итак, мои вопросы:

  • Каковы общие причины нарушения универсальности?
  • Кроме того, почему они не могут быть объяснены теорией ренормализационной группы и гипотезой масштабирования?
  • Всегда ли верно, что для каждого класса универсальности существуют какие-то «основные элементы»? Всякий раз, когда они отсутствуют, мы можем определенно сказать, что они не принадлежат к одному и тому же классу универсальности.
  • Есть ли пример общепризнанного «класса универсальности» (например, 2D-модель Изинга), который показывает разные критические показатели за счет изменения микроскопических деталей? Заметьте, этого не должно происходить по определению класса универсальности, но доказательств для всех классов универсальности нет.

Я бы принял ответы, в которых обсуждаются надежные примеры для некоторого класса универсальности по этим вопросам.


Примечание. Универсальность относится к большому классу различных систем, проявляющих одинаковые свойства независимо от их микроскопических деталей, таких как тип решетки (квадратная, шестиугольная, треугольная и решетка кагомэ). В статистической механике класс универсальности обычно определяется симметрией параметра порядка (например, симметрия вверх-вниз в модели Изинга и сферическая симметрия в модели Гейзенберга) и топологической структурой (например, размерностью).

Никто не может мне подсказать ответы на эти вопросы? По крайней мере, мне нужны некоторые доказательства того, почему или почему эти вопросы действительны или нет.

Ответы (1)

Ваша рекомендация 3 , например, является моделью Изинга, модифицированной случайностью. Конечно, непонятно, как работает универсальность в таких сложных системах. Другое звено изучает (конечных размеров) кластеры, далекие от идеальной бесконечной системы аналитического решения.

Вообще напомним, что универсальность есть свойство фазовых переходов по параметру системы. Модели обычно строятся с использованием решеточного гамильтониана и фазовых переходов, полученных из статистической суммы, с 1 / Т как решающий параметр. Двумерная модель Изинга (решенная) иллюстрирует важность конформной симметрии и связанных с ней теорий поля для типичных критических явлений. Но лишь немногие системы решаются точно, и системы можно изучать вне критичности.

Перенормировка а-ля Вильсон превращает критическую точку в неподвижную точку для РГ-потоков. Опять же, этот процесс работает только для относительно простых гамильтонианов. (Такие приемы теперь используются даже в случае 4D )!

То есть вы имеете в виду, что нет общего объяснения и индикаторов нарушения? Можем ли мы сказать, что универсальность больше недействительна, когда обнаруживается конкретная функция в модели? Скажите случайность, которую вы обсуждали. Должны быть модели, показывающие скейлинг, которые отличаются от предсказания перенормировки, но все же демонстрируют универсальность. Кажется, я читал подобные вещи, но я не совсем уверен в этом. Кроме того, я не думаю, что есть какие-либо проблемы для системы конечного размера, у них есть анализ масштабирования преформы, и вывод кажется все еще верным.
Термин «универсальность» относится к разрешимым системам с параметрами, принадлежащими определенному классу. В любом случае не существует универсального универсального ответа на нарушение универсальности, потому что в принципе мы могли бы однажды решить сложную систему и открыть новые классы универсальности. Понятие универсальности зависит только от независимости параметров от всех физических деталей системы. Да, это более общее, чем сама перенормировка. И мы не можем окончательно сказать, что универсальность «нарушена» только потому, что мы не признаем особенностей данного перехода.
Я не верю, что существует универсальный ответ, подходящий для всех, поскольку каждый класс универсальности по своей сути отличается. Тем не менее, я все еще чувствую, что мы можем кое-что сказать по этому поводу. Если свойство варьируется, а переход меняется от второго порядка к первому, то мы можем что-то сказать. Универсальность интересна не только в теории. Даже модель неразрешима, критические показатели все еще могут быть определены экспериментально, в котором экспериментальные детали не важны, такие как структурная деформация.
Согласен, да, экспериментальная точка зрения тоже интересна.