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01 · 场景

最后一种永久气体是怎么被液化的

十九世纪,法拉第靠加压,把氯气、硫化氢等一批气体变成了液体。可是氧气、氮气、氢气,怎么压都不肯液化,被叫作“永久气体”。氦气尤其顽固,当时还有人断言,它永远不可能被液化。1873 年,荷兰一位中学老师范德瓦耳斯,在莱顿大学答辩了博士论文,提出每一种气体都有一个临界温度:高于它,压力再大,气体也变不成液体。低于它,稍微压一压就会凝结。问题就这样,从“能不能压”,变成了“能不能冷”。1908 年 7 月 10 日,莱顿大学的昂内斯照着这个思路,把氦气冷到了大约 4 开尔文,也就是零下 269 摄氏度,得到了液氦,最后一种“永久气体”被攻克了。范德瓦耳斯在 1910 年获得了诺贝尔物理学奖。

02 · 原理

一张图看懂它怎么运转

FIG. 原理图相变 · Phase Transition

相变有三个特点:有一个阈值;阈值附近,一点点输入就会带来很大的后果;越过之后,原来的规律就不管用了。

03 · 练习

练一练:3 道题,看你会不会用

04 · 证据

给 1 千克 0 摄氏度的水持续加热:温度在 100 度停了 2257 千焦一手核实

前 418 千焦,把水温升到了 100 度。之后的 2257 千焦,温度纹丝不动,热量全部用来改变状态。平台期不是没有变化,是变化换了个地方。

来源:标准物性数据:水的比热容约 4.186 千焦每千克开尔文,100 摄氏度汽化热约 2257 千焦每千克,见 CRC 化学与物理手册

05 · 用法

照着做,一共 5 步

  1. 找出那个正在慢慢积累的量温度、用户数、债务、信任度,都可以。先确认它确实在缓慢变化,而不是已经停滞了。
  2. 翻翻历史,确认这个系统真的有突变点看看这个量,过去越过某个值之后,系统的行为是不是整个变了样。没有证据,就别硬套相变。
  3. 估一估离临界点还有多远用渗透率、浓度、比例这类相对的指标来衡量,比只看绝对数字可靠。
  4. 到临界点之前,接受看不到回报从 0 度到 99 度,都看不到沸腾。平台期的投入不是白费,是在为状态改变付账。
  5. 越过之后,换一套规则做事冰的规则管不了水。状态翻转之后,要重新评估风险,重新分配资源。

06 · 边界

什么时候它会坑你

变化本来就是线性的、渐变的系统

模型会说攒够了,自然会突变,等着就行。

现实是很多过程根本没有阈值,硬套相变,会把普通的积累误当成临界前的蓄力,错过该做的调整。

想精确预测临界点什么时候到

模型会说找到了阈值,就能算出时间表。

现实是股市、舆论、生态这类系统,阈值会随着环境漂移,事前几乎算不准,往往只能事后确认:已经翻过去了。

以为把参数降回去,状态就能复原

模型会说降温就能变回液体。

现实是一级相变有滞后效应,过冷的水、过热的水都存在。信任破裂、物种灭绝、企业倒闭,常常没法回头。

只盯着一个指标判断安全

模型会说温度没变,就没事。

现实是平台期里,系统内部的结构正在剧烈变化,单一指标会给出虚假的安全感,要同时看进度和结构。

08 · 出处

出处与延伸阅读

  1. 范德瓦耳斯《论气态与液态的连续性》博士论文,莱顿大学,1873 年可靠二手豆瓣搜索 ↗
  2. P. W. Anderson, More Is Different, Science 第 177 卷第 4047 期,1972 年可靠二手搜索原文 ↗
  3. CRC 化学与物理手册,水的比热容与汽化热数据一手核实搜索原文 ↗