Karşılıklılık ideal, karşılıklı olmama gerçekliktir
Qi Jue @
(karşılıklı olmayan yaşam)
Hayatta kimi hayal ettiğini soruyorsun
Gençlik en zor şey
Hee Hee King dünyada
Yarım inç zaman geri gelmedi
Ben gençken Çince öğretmeni bize "Dayu'nun su kontrolü" hikayesini anlattı: Dayu'nun su kontrolündeki başarısının sebebi, Dayu'nun selleri önleme uygulamasından vazgeçmesiydi. Dayu, tıkanıklığı terk etti ve taramayı değiştirdi ve her yıl Yanhuang Zhongtu'ya musallat olan sonsuz selleri çözdü. Dayu atalarımız muhtemelen "geri dönmeden denize koşma" gerçeğini biliyorlardı. Ve neden sağanak sel yukarı akıntıya gidemiyor ama sadece aşağıya salınıyor, yazar kibirli, sanırım bu karşılıklı olmayan en eski etki (karşılıklı olmayan etki) olarak görülmelidir.
İnsanoğlu doğa bilimine ve enerji kavramına sahip olduğunda, spontane enerji sürecinin her zaman enerji düşüşü süreci olduğunu biliriz, dışarıdan bir etki olmadıkça, enerji düşüş sürecinin sonuçları eşdeğer olamaz. Yazar bir kez daha cahil, bu doğadaki en geniş karşılıklı olmama fenomeni mi?
Yazar biraz daha kibirli, cesurca saçmadır. Doğal zaman ve mekan farklıdır. Çoğu durumda, alanın ön, arka, sol ve sağ, öteleme, döndürme ve ayna görüntüleri temelde eşittir ve bu karşılıklı olarak kabul edilebilir. Ancak zaman tek başına başaramaz, klasik fizik çerçevesinde zaman doğuya doğru bir kaynak su ırmağı gibi akar ve geri döndürülemez. Yeterli hazırlık ile ileride belli bir dönemin tüm detaylarını gözlemleyip ortaya çıkarabiliriz, ancak akran gözlemine geri dönüp geçmişte belirli bir dönemin tüm detaylarını ortaya çıkarmak zordur. Anılarımızdaki ve rüyalarımızdaki geçmişin anısı çok fazla orijinal bilgiyi kaybetmiş ve çok sayıda öznel veya rastgele fikir ve gürültü eklemiş olmalı. Bu nedenle, zaman akışı aslında karşılıklı değildir ve zaman akışının karşılıklı olmayan ve tek yönlü olduğu da söylenebilir.
Yukarıdaki tüm ünlemler açıkça algısaldır ve katı bilimsel anlamda yanlıştır. Bununla birlikte, algısal olarak iddia edebiliriz: Dünyada karşılıklı olmama normdur ve karşılıklılık idealdir. Bu nedenle, karşılıklı olmayan bir etkinin ne olduğunu kabaca tanımlayabiliriz: herhangi bir nesne veya fiziksel miktar, bir yöndeki davranış, ters yöndeki davranıştan farklıysa, bu sürece denir. Karşılıksızlık etkisi (karşılıklı olmayan etki). En basit örnek olarak, bir sanatçının hayal ettiği bir örneği ele alalım. Şekil 1, Austin'deki Texas Üniversitesi'ndeki akademisyenler ve Hollandalı işbirlikçiler tarafından icat edilen, mekanik hareketin etkisinin karşılıksız olduğu özel bir mekanik yapıyı göstermektedir. Spesifik olarak, mekanik hareket bir yönde kolaylıkla elde edilebilir, ancak başka bir yönde ilerlemek zordur. Bu karşılıklı olmama, Şekil 1'de canlı bir şekilde gösterilmektedir.
Şekil 1. Yapay olarak tasarlanmış bir mekanik cihaz, tek bir yönde mekanik hareketi kolayca başarabilir, ancak ters yönde deforme olması zordur. Bunun nedeni, yapısal birim deformasyonu ve gerilme perspektifinden gerçekten açıktır. Resim phys.org'dan ve sonuç sanatçı tarafından C. Coulais et al, Static non-inter-non-Mechanical metamalerials, Nature 542, 461 (2017) 'in hayal gücüne dayanarak tasarlandı.
Karşılıklı olmama, şüphesiz insanların doğayı düzenlemesi için en yaygın olarak kullanılan teknik araçlardan biridir. Bu yöntemin en temel amacı, Şekil 2 (A) 'da gösterilen ve basitçe "açık / kapalı" olan etkiye ulaşmaktır. Modern doğa bilimindeki en ünlü karşılıklı olmama etkisi şüphesiz ki Yarı iletken diyot (diyot) etkisi, pn bağlantısında kendiliğinden bir iç elektrik alanının oluşması, taşıyıcı taşıma işleminin bir yönde ve ters yönde önemli ölçüde farklı olmasına neden olur, böylece diyot anahtarlama etkisi ve fotovoltaik etki kararlı bir şekilde var olabilir ve benim tarafımdan kullanılabilir, şekilde gösterildiği gibi 2 (B) gösterildiği gibi. Şekil 2 (C) 'de gösterildiği gibi, yaşamda karşılıklı olmayan gen aktarımı süreci de yaygın olan karşılıklı olmayan etkilerden biridir. Şekil 3 (A), bir lazer ışını bir kristalden geçtiğinde, kristalin Faraday rotasyon etkisinin, ışık yayılma hızının tek yönlü olmasına neden olduğunu göstermektedir. Son zamanlarda, insanlar bu karşılıklı olmama etkisini yapay olarak bir sınıf oluşturmak için de kullandılar. Süper malzeme (meta-malzemeler) çeşitli "açma / kapama" veya tek yönlü taşıma işlevleri elde etmek için. Şekil 3 (B), bir elastik metamalzeme sınıfında elastik dalga yayılmasının tek yönlü ölçüm sonuçlarını göstermektedir. Sol ve sağ şekillerdeki verileri karşılaştırdığımızda, gelen dalga pozitif ve negatif yönleri aldığında iletilen dalganın şiddeti ile yansıyan dalganın tamamen farklı olduğunu görebiliriz. Bu tür metamalzemeler elbette tipik karşılıklı olmayan malzemelerdir.
Şekil 2. Ergonomide sıklıkla kullanılan karşılıksız etkiler. (A) Sinyal iletiminin tek yönlü olması, karşılıksız etkinin en basit ifadesidir. (B) Ünlü diyot etkisi. (C) Gen transferi sürecinde karşılıklılık ve karşılıklılık olmayan etkilerin şematik diyagramı. Resim: (A) Shanhui Fan, Stanford Üniversitesi; (B) powerguru; (C) SlidePlayer.
Şekil 3. (A) Faraday dönen kristalden geçen bir lazer ışınının gösterdiği karşılıksız etki. (B) Elastik metamalzeme sınıfındaki elastik dalgaların yoğunluğunun karşılaştırılması (gelen dalga, iletilen dalga ve yansıyan dalga) Şeklin sol alt köşesindeki ok, gelen dalganın yönünü gösterir. Resim (A) (B) https: //10.1098/rspa.2017.0188 adresinden alınmıştır.
Fizikçilerin karşılıklı olmama tanımları çok daha katı ve mantıklıdır. Yoğun madde fiziği için, kristallerdeki elektronların, fononların, magnonların (spin dalgaları) ve ışığın yayılmasında karşılıklı olmayan etkiler yaygındır. Kristaldeki belirli bir fiziksel özelliğe karşılık gelen simetri kırılırsa (örneğin, manyetizma, zaman ters simetrisinin kırılmasına karşılık gelir ve ferroelektriklik, uzaysal ters simetrinin kırılmasına karşılık gelir), ilgili taşıma işlemi etkileşimsizlik gösterecektir. Anahtar veya tek yönlü kontrol edilebilir işlevi gerçekleştirmek kolaydır. Bu nedenle karşılıklı olmama, fonksiyonel malzeme araştırması alanında çok çeşitli konuları, zengin keşif olaylarını, derin fiziksel mekanizmaları ve yüksek kontrol edilebilirlik ve kararlılığı kapsayan önemli bir yön haline geldi. Pek çok kuantum malzemesinin göz kamaştırıcı çok yönlülüğü ile karşılaştırıldığında, karşılıklı olmama, pratik uygulamalara en yakın olan büyük bir fiziksel etki türüdür.
Yoğunlaştırılmış madde fiziğinde karşılıklı olmamanın yaygın tezahürü göz önüne alındığında, fizikçiler fiziği zaman ve uzayda kırılma açısından simetri perspektifinden açıklamaya daha isteklidirler, dolayısıyla simetri kırılması ile karşılıksızlık arasında bir kurucu vardır. İletişim. Karşılıksızlık yarıiletken fiziği, elektronik devreler, optik, akustik ve metamalzemeler disiplinlerinde önemli bir içeriktir.Bazı dallar yarım yüzyıldan fazla bir süredir karşılıklı olmama üzerine çalışmaktadır. Ancak, zaman ve mekanın simetri kırılmasının en önemli olduğu demir sistemde, karşılıklılık dışı etkilerin keşfedilmesi ve fiziksel olarak detaylandırılması yalnızca yeni olaylardır. Hepimizin bildiği gibi, manyetik sistemdeki manyetik moment (M) ve manyetik alan (H) ile ferroelektrik sistemdeki elektrik polarizasyonu (P) ve elektrik alanı (E) vektörlerdir. Bunların ilgili veya ikili kombinasyonları, çeşitli zaman tersine çevirme ve uzay tersine çevirme simetri kırılmasına yol açabilir, böylece demirli sistemlerde karşılıklı olmama çalışması için geniş bir platform ve alan sağlar. Şekil 4, demirli sistemlerde birçok karşılıklı olmama olasılığını gösteren en basit ve ilkel özeti göstermektedir.
Şekil 4. Vektör dizi parametrelerine sahip bir ferritte, zamanın tersine çevrilmesi veya uzay tersine çevrilmesi, sıra parametresi işaretlerinin değiştiği birkaç duruma yol açar. Ferro-rotasyonel sırada, bu simetrilerin her ikisinin de korunduğuna dikkat edin. Ferro-toroidal düzende bu iki simetri aynı anda bozulur. Demir geçiş sırasına bazen ferro-eksenel düzen veya elektrikli ferro-toroidal düzen denir. Npj Quant. Mater. 3, 19 (2018) 'den alınmıştır.
Son on yılda manyetizma, ferroelektrik ve multiferroik fizik ve malzemeler üzerine yapılan araştırmaların hızla geliştiğini hisseden, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Rutgers Üniversitesi Fizik Bölümü'nde tanınmış bir bilim insanı olan Sang-Wook Cheong ve arkadaşları yakın zamanda bu konuyu yürüttüler. Sistem özeti ve npj Quantum Materials: Broken symmetries, non-karşılıklılık ve multiferroisite yayını için kapsamlı bir perspektif makale yazdı (SW Cheong ve diğerleri, npj Quant. Mater. 3, 19 (2018)). Bu makalede yazar, kalemini serbestçe çizer, yayılır ve gevşetir; manyetik momentten başlayarak, ferroelektrik polarizasyon, ferroelektriklik, kiralite, topolojik koruma ve simetri kırılmasının neden olduğu diğer resimler, hatta doğadaki yin ve yang formunu ödünç alır. Elektrik, manyetizma ve elektromanyetik dalgalarla ilgili çeşitli karşılıklı olmayan etkilerin fiziksel temelini ayırmak. Tam metin zevk almaya ve düşünmeye değer. Söylemeye gerek yok, demirli sistemdeki karşılıklı olmama, demir içeren işlevsel malzemelerle ilgili gelecekteki araştırmalar için önemli bir yön olacaktır.
Not: Kapak resmi internettendir
