Vicsek Tamás

Rend és rendezetlen

Bevezető

A környezetünkben minden élőlény és tárgy nagy számú és sokféle alkotóelemből épül fel. Ezek az alkotóelemek egymással kölcsönhatásba lépnek. A statisztikus fizika egyik központi kérdése az, hogy ha egymással kölcsönhatásban álló elemekből létrejön egy nagyobb egység, akkor a nagyobb egység viselkedése leírható-e anélkül, hogy az egyes alkotóelemek viselkedését külön-külön leírnánk. Az egyszerű, élettelen elemekből álló rendszerekben a válasz gyakran ismert. Egy pohár víz fagyását részletesen le tudjuk írni annak ellenére, hogy a fagyás során az összes vízmolekulát nem tudjuk követni.

A statisztikus fizika matematikai eszközei és a számítógépek fejlődése nyomán napjainkra már a bonyolultabb, élő alkotóelemekből álló rendszerek - baktériumtelepek, madárrajok vagy akár embercsoportok - vizsgálata is lehetővé vált. Az élő rendszerek egyik legfontosabb tulajdonsága a mozgás, ami a rendezetlen és rendezett állapotok közötti átmenetek új fajtáit teszi lehetővé. Egyes baktériumok milliói képesek egyetlen forgó tömegbe rendeződni, akárcsak a mekkai Kába követ körbejáró zarándokok; a megijesztett galambok egy-két másodpercen belül rendezetten, azonos irányban fognak repülni; a különböző irányokban haladó gyalogosok pedig gyakran haladási irányaik szerinti csoportokra válnak szét.