Re: [讨论] 台风的出现是因为某种自发性对称性破缺吗?

楼主: walaykao (Age of Madness)   2020-06-18 13:21:52
※ 引述《peter308 (pete)》之铭言:
: ※ 引述《peter308 (pete)》之铭言:
: : 如果把地球的表面看成一个二维的系统
: : 台风的形成其实很像一些流体的涡流现象
: : 而二维系统的涡流现象其实在物理学都已经被观察到
: : 比方说 拓谱绝缘体的手征性破缺会产生一种特殊的费米子
: : 又或是像超导系统中的波色子 也是因为某种自发性对称性的破缺才产生的
: : 我这边的重点在于
: : 会产生这种emergent particle 的背后主要都会伴随一种自发性对称性破缺
: : 这个通则已经变成近代科学的一种近乎定律般的准则了
: : 台风 其实某个角度也非常像一种自发性的粒子
: : 所以, 我很直觉的就联想到
: : 台风形成的背后原因是否也是因为某种对称性的破缺所造成的
: : 因为台风也和上述两种粒子一样具有手征性( 自旋向上或向下)
: : 而且也是发生于二维系统
: : 差别只是两种不同自旋的台风永远不可能再一起出现( 上述两种例子则会)
: : 我猜测这可能和海水的重力以及月球引力有关系 ??!
: : 我想请教具有大气专业的各位
: : 你们有没有碰过师长是从自发性对称性破缺角度来看待台风这个现象的呢???
: : 如果有能否给我一些回应或是参与讨论
: : 万分感谢!!!!!!
上面这段实在是想太多了,台风的旋转跟基本粒子的自旋完全不同。不然你有看过
自旋 1/2 的台风吗? XD
: 有点抱歉
: 我觉得我这篇文章有许多谬误
: 这边修正一下这些谬误
: 地球的洋流和气流的确是一个二维系统
: 但它并不是R^2(2维平面) 而是S^2 (2维球面)
: 如果我们把气流和洋流的方向和大小在接口处透过一个向量场描述
: 那会刚好符合某个数学定理(毛球定理) 所描述的状况
: 毛球定理讲的是
: 你不能用梳子对一个S2球面上的毛发(也就是向量)做梳理的动作
: 也就是这个2维球面上的向量场会在某个不知名的地方产生涡流
: (向量大小为零,或是数学讲的pole)
: 也就是我们台湾夏季常常会碰到的台风
: 所以台风形成的确和地球的'S2'球面上的对称性和'毛球定理'有关
这边你把毛球定理的效力想得太强了。这个定理只是说我们在无法在球面上画出一个
不存在零值的连续切向量场。只需要有一个高压或低压,它的旋转中心没有水平风
分量,就能在地球表面满足毛球定理,不需要用到台风。更极端地说,我抬头垂直
吹了一口气,只要气流水平分量是零,整个地球表面的空气运动就不违反毛球定理。
: 至于我讲的对称性破缺是因为
: 台风只会在海面上的某些热点形成 (西太平洋 东大西洋等等)
: 这应该是太阳照射和轨道角度 导致海面温度不均匀造成的对称性破缺
: 其实我更想知道那些台风数目(number of poles)有没有可能是有规律性而非随机的
: 如果有这方面资讯的版友也请不吝分享
在讨论对称性破缺之前,你要先考虑哪里有对称性,然后才能谈破缺。地球上的海陆
分布没什么对称性可言,很难制造出一个环境来产生对称性破缺。例如大西洋飓风主
要是被非洲来的东风波激发的,是有某些规律性,但跟对称无关。
话说回来,在某些非常理想的状态下,台风的生成有可能是对称性破缺的产物。例如
一个无云的广大热带洋面,信风均匀吹拂,海温被阳光加热使得大气的不稳定度持续
增加,对流云会在哪个地点生成,然后可能成长为台风,就有点像对称性破缺了。
这种理想状态在真实大气中不太可能发生,只能靠数值模式进行理想实验。如果你
很有兴趣的话,可以参考一下这篇 paper,他们用高分辨率全球气候模式,模拟一个
完全被水覆蓋的地球上的热带气旋的生成和发展。不只是这篇文章本身,他们也引用
了很多很棒的参考资料。
https://link.springer.com/article/10.1007/s40641-019-00133-y
作者: jack82822005 (小郭郭)   2020-06-19 01:07:00
关于物理上对称性的解释,我建议大家可以去参考去年12月的科学人中,关于时间晶体的描述我觉得对称性不是一个那么直观的概念,或许大气系统中真的有什么符合对称性的性质呢

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