理论物理习题

1.混沌现象的主要特征是什么？ 

答：混沌现象是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动，它的特征包括：（一）内在随机性；（二）分形性质；（三）标度不变性；（四）敏感依赖性。

2.分形结构的特点是什么？请举例说明。

答：分形理论显示系统中每一元素都反映和含有整个系统的性质和信息，从而可以通过认识部分来影响整体。分形，是以非整数维形式充填空间的形态特征。分形可以说是来自于一种思维上的理论存在。基本简介分形是以非整数维形式充填空间的形态特征。分形可以说是来自于一种思维上的理论存在。

例如：我们可以看到西兰花一小簇是整个花簇的一个分支而在不同尺度下它们具有自相似的外形。换句话说较小的分支通过放大适当的比例后可以得到一个与整体几乎完全一致的花簇。因此我们可以说西兰花簇是一个分形的实例。

3.分析小世界网络、无标度网络和随机网络三者之间的相同点和不同点。

答：小世界网络是一种数学之图的类型，在这种图中大部分的结点不与彼此邻接，但大部分结点可以从任一其他点经少数几步就可到达。若将一个小世界网络中的点代表一个人，而连结线代表人与人认识，则这小世界网络可以反映陌生人由彼此共同认识的人而连结的小世界现象。

无标度网络具有严重的异质性，其各节点之间的连接状况（度数）具有严重的不均匀分布性：网络中少数称之为Hub点的节点拥有极其多的连接，而大多数节点只有很少量的连接。少数Hub点对无标度网络的运行起着主导的作用。从广义上说，无标度网络的无标度性是描述大量复杂系统整体上严重不均匀分布的一种内在性质。

随机网络是无尺度网络的概念是随着对复杂网络的研究而出现的。“网络”其实就是数学中图论研究的图，由一群顶点以及它们之间所连的边构成。在网络理论中则换一套说法，用“节点”代替“顶点”，用“连结”代替“边”。复杂网络的概念，是用来描述由大量节点以及这些节点之间错综复杂的联系所构成的网络。这样的网络会出现在简单网络中没有的特殊拓扑特性。

4.从自组织临界态的角度来看，地震的物理原理是什么？

答：自组织临界态是指由大量相互作用成分组成的系统会自然地向自组织临界态发展；当系统达到自组织临界态时，即使小的干扰事件也可引起系统发生一系列灾变。而地震可能是自然界中自组织临态最干净而最直接的例子了，大多数时间里，地壳是静止的，处于郁滞时期，这种显而易见的平静有时候被很强烈的间歇爆发活动所打断，于是产生少数非常大的地震，但更多的是小地震。地震量级的分布是一个幂率分布，不过后来提出的古登堡—里特定律能更好的解释这个问题。地壳的运动导致了能量的积累，而由于能量的积累最终会导致板块的断裂，从而释放出能量，并且这个能量可能会引起一个级联反应，形成大的地震。

5论存在外磁场时的铁磁相变过程，Gibbs自由能为。

答：在外磁场中，序参数选择为M时，Gibbs自由能为：

因为铁磁属于二级相变，一阶偏导数连续，得自发磁化强度随温度变化

磁场：

磁导率：

为居里温度。

说明：二级铁磁相变Gibbs自由能磁矩随温度变化静态磁滞回线磁导率随温度变化。