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2017-12-01「不得安寧」的世界 人類、昆蟲、塑膠都一樣?
576 期
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編輯部
《評論物理》（Physical Review Letters） 近期發佈了第一個有關動力學實踐的實驗。埃默里大學（Emory University）物理系助理教授波頓（Justin Burton）發現，最簡單的物理系統在穩定環境中也能有持續改變的「行為」，而起初他們並未預期到這種複雜的特質出現。
波頓以極小的塑膠顆粒為素材，研究更複雜的系統，並將其封存於電離氬氣 （ionized argon gas）裡，透過氣壓改變、 研究粒子在這個穩定空間中興奮與自在流動的現象。而如今的發現始於波頓學生哥奇亞（Guram Guga Gogia）的一次實驗，他將粒子「浸潤」在電漿（plasma）中並震盪擺動，試圖降低真空室裡電漿的氣壓， 好讓粒子優遊自在地移動，然而卻發現粒子的移動有些奇怪。
當時間過去10~60秒，各處粒子便會在剛性結構（rigid structure）與氣體狀態間來回轉換。研究者這樣形容：想像室溫下一盤冰塊隨時間慢慢融化，這很稀鬆平常；然而隨時間過去，冰塊又開始結冰、 融化，然後結冰，這就有點令人驚訝了。波頓也發現，單一粒子無法恣意在固液體間隨意轉換，然聚集一定數量（至少40 個）後便開始不一樣了。系統內的轉換現象恐怕比我們想得都要廣大，無論什麼樣的存在、好像都會有這種特性。
波頓認為在某部分的物質世界裡，這種轉換的「開關」是常態，無論天氣變化、或是人類的腦神經，沒有什麼可以好好靜下來，接下來就必須瞭解系統開關是怎麼運作的。
Guram Gogia and Justin C. Burton, Emergent Bistability and Switching in a Nonequilibrium Crystal, Physical Review Letters, Vol.119 :17, 2017.