热、偶然与集体行为

动一下，看看接下来会怎样

四个可以动手的物理问题

1. 看磁畴聚散 ↗改变温度和尺寸，记录磁化怎样起伏。
2. 找回破损的图案 ↗抹掉一部分图案，看网络怎样一步步找回它。
3. 追踪进入海洋的热 ↗改变外部加热，比较表层和深海的升温。
4. 拨动一束磁场 ↗激起一列波，看看磁场和密度怎样改变传播速度。

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从气体追问原子

天平上一点点重量差、逐渐消失的气液界面、水中悬着的微粒，都曾把人带到肉眼看不见的原子面前。

1. 多出来的一点重量，让氩露了面

   称氮气的重量，怎么会找到空气中的另一种气体？

2. 气体怎样变成液体，又怎样失去分界

   要解释凝结，理想气体图景还缺什么？

3. Perrin 数着那些迟迟不沉底的小颗粒

   显微镜里看得见的颗粒，怎样揭示水分子的尺度？

4. Bridgman 怎样把物质压进新的世界

   一个更好的密封，怎样让人看见高压下的物质变化？

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有序怎样形成，又怎样遇到阻碍

临界点附近，小块连成大块。长分子会蜷成线团，液晶能排出方向，互相冲突的磁相互作用却让体系难以安顿。

1. 不同的物质，为什么在临界点附近变得相像

   Wilson 怎样理解大大小小、同时发生的涨落？

2. 会流动的液体，也能保持方向

   液晶流动时，究竟还保留了什么秩序？

3. 一根长分子，怎样绕成一团

   聚合物链团有多大，为什么不能只看链有多长？

4. 没法同时照顾所有邻居的小磁铁

   Parisi 在看似混乱的自旋玻璃中，找到了什么结构？

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天气天天变，气候怎样慢慢变

先沿一根大气柱追踪热量，再看看海洋怎样留下天气的记忆。两条思路，分别回答气候问题的一部分。

1. 真锅淑郎与 Wetherald 怎样算出大气会升温

   只算一根大气柱，怎样知道二氧化碳增加后地面会升温？

2. Hasselmann 发现海洋会记住天气

   天气变化那么快，为什么能留下缓慢的气候变化？

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让一张网络记住图案

一幅破损图案，可以沿着网络的更新逐渐恢复。再允许单元偶尔随机改变，就有了另一条学习图案分布的路。

1. Hopfield 网络怎样找回破损的记忆

   一群只会开关的单元，怎样从残缺线索找回整幅图案？

2. Boltzmann 机怎样学会图案的规律

   学习图案的网络，为什么需要偶尔随机改变？

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日光下的阀门，磁场中的波

灯塔的阀门利用几根杆在日光下不同的升温；导电流体弯折磁场后，磁张力又把它拉回去。看懂机制，才能知道该测什么。

1. 天亮以后，几根金属杆替灯塔关了灯

   Dalén 的太阳阀没有电，怎样认出天亮了？

2. 磁场弯了一下，波就传了出去

   磁场怎样把导电流体的扰动拉回来，形成一列波？

工作在前，奖项在后

下面的年份对应文中讨论的论文或实验。诺奖年份单列；合作者与更早的工作，放在各篇文章中讲。

阅读时会遇到的几个词