Scale Invariance: From Phase Transitions to Turbulence

در طول یک قرن، از توصیف میدانی میانگین واندروالس (1874) گازها تا معرفی گروه نرمال‌سازی مجدد (تکنیک‌های RG 1970)، ترمودینامیک و فیزیک آماری قادر به توضیح جهانی بودن باورنکردنی نبودند که در بسیاری از موارد مشاهده شد. پدیده های بحرانی موفقیت بزرگ تکنیک‌های RG نه تنها حل کامل این چالش رفتار بحرانی در انتقال حرارتی است، بلکه معرفی ابزارهای بسیار مفید در زمینه وسیعی از موقعیت‌های روزانه است که در آن یک سیستم تغییرناپذیری مقیاس را نشان می‌دهد. معرفی مفاهیم مقیاس‌پذیری، تغییرناپذیری مقیاس و جهان‌شمولی چرخش قابل توجهی در فیزیک مدرن و به طور کلی در علوم طبیعی بوده است. از آن زمان، "فیزیک قوانین مقیاس بندی و شارح های بحرانی" جدید، که ریشه در رویکردهای مقیاس بندی دارد، امکان توصیف کمی از پدیده های متعدد، از انتقال فاز گرفته تا زلزله، ترکیب های پلیمری، ریتم ضربان قلب، انتشار، رشد و زبری سطح مشترک، DNA را فراهم می کند. توالی، سیستم های دینامیکی، آشفتگی و آشفتگی. فصل ها به طور مشترک توسط یک تجربی و یک نظریه پرداز نوشته شده است. هدف این کتاب یک مرور کلی آموزشی است و به دانشجویان و محققین یک پیشینه مفهومی کامل و شرحی ساده از طیف وسیعی از کاربردها ارائه می‌کند. این یک تور کامل از پیشرفت‌های رسمی و نتایج تجربی مرتبط با مفهوم مقیاس‌بندی، در فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی را ارائه می‌دهد.

During a century, from the Van der Waals mean field description (1874) of gases to the introduction of renormalization group (RG techniques 1970), thermodynamics and statistical physics were just unable to account for the incredible universality which was observed in numerous critical phenomena. The great success of RG techniques is not only to solve perfectly this challenge of critical behaviour in thermal transitions but to introduce extremely useful tools in a wide field of daily situations where a system exhibits scale invariance. The introduction of scaling, scale invariance and universality concepts has been a significant turn in modern physics and more generally in natural sciences. Since then, a new "physics of scaling laws and critical exponents", rooted in scaling approaches, allows quantitative descriptions of numerous phenomena, ranging from phase transitions to earthquakes, polymer conformations, heartbeat rhythm, diffusion, interface growth and roughening, DNA sequence, dynamical systems, chaos and turbulence. The chapters are jointly written by an experimentalist and a theorist. This book aims at a pedagogical overview, offering to the students and researchers a thorough conceptual background and a simple account of a wide range of applications. It presents a complete tour of both the formal advances and experimental results associated with the notion of scaling, in physics, chemistry and biology.