Discrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational ScienceDiscrete and Continuous Models and Applied Computational Science2658-46702658-7149Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)8335ArticlesСтатьиConference Report, Theses of ReportFundamental Principles of Theoretical Physics and Concepts of Quasiaverages, Quantum Protectorate and EmergenceФундаментальные принципы теоретической физики и концепции квазисредних, квантового протектората и эмергенцииKuzemskyA LКуземскийАлександр ЛеонидовичBogoliubov Laboratory of Theoretical PhysicsЛаборатория теоретической физики им. Н.Н. Боголюбоваkuzemsky@theor.jinr.ruJoint Institute for Nuclear ResearchОбъединённый институт ядерных исследований150120131NO1 (2013)№1 (2013)22924408092016Copyright ©; 2013, Куземский А.Л.2013Куземский А.Л.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/miph/article/view/8335In the present paper we discuss the interrelation of the advanced interdisciplinary concepts of modern physics such as symmetry breaking, quantum protectorate, emergence and the Bogoliubov’s concept of quasiaverages in the context of modern theoretical physics, and, in particular, quantum and statistical physics. The main aim of this analysis was to demonstrate the connection and interrelation of these conceptual advances of the many-particle physics and to try to show explicitly that those concepts, though different in details, have certain common features. Some problems in the field of statistical physics of complex materials and systems e.g. foundation of the microscopic theory of magnetism and superconductivity were pointed in relation to these ideas. The main suggestion is that the emphasis of symmetry breaking concept is on the symmetry itself, whereas the method of quasiaverages emphasizes the degeneracy of a system. The concept of quantum protectorate reveals essential difference in the behavior of the complex many-body systems at the low-energy and high-energy scales. Thus the notion of quantum protectorate might provide distinctive signatures and good criteria for a hierarchy of energy scales and the appropriate emergent behavior.В настоящей работе обсуждаются новейшие глубокие концепции современной теоретической физики, имеющие междисциплинарный характер: симметрия и нарушенная симметрия, квазисредние Н.Н. Боголюбова, квантовый протекторат и эмергенция (возникающие явления). Данные концепции обсуждаются в контексте квантовой и статистической физики и квантовой теории твердого тела. Главная цель настоящего анализа состояла в том, чтобы показать связь и взаимоотношение обсуждаемых концепций. При этом были проанализированы сходство и различие, а также пределы применимости изучаемых новых понятий на основе рассмотрения ряда задач микроскопической теории магнетизма и сверхпроводимости и коллективного поведения других сложных систем. Можно утверждать (с известной долей условности), что концепция нарушенной симметрии делает упор на симметрию системы в целом, в то время как концепция квазисредних Н.Н. Боголюбова подчеркивает роль вырождения в системе. Концепция квантового протектората подчеркивает различие в поведении сложных систем при низких и высоких энергиях. Иерархия энергетических шкал в сложных системах позволяет глубже понять возникающие явления и их специфические черты благодаря различию в спектрах возбуждений.theoretical physicsquantum physicsquantum statistical mechanicssymmetrybroken symmetryBogoliubov’s quasiaveragesquantum protectorateemergencequantum theory of magnetismmicroscopic theory of superconductivityтеоретическая физикаквантовая физикаквантовая статистическая физикасимметриянарушенная симметрияквазисредние Н.Н. Боголюбоваквантовый протекторатэмергенция (возникающие явления)квантовая теория магнетизмамикроскопическая теория сверхпроводимости1.Mittelstaedt P. Rational Reconstructions of Modern Physics. — Berlin: Springer, 2011.2.Wilczek F.J. // Nature. — 2005. — Vol. 433. — P. 239.3.Wigner E.P. // Prog. Theor. Phys. — 1954. — Vol. 11. — P. 437.4.van Fraassen B.C. Laws and Symmetry. — Oxford: Oxford University Press, 1990.5.Gross D.J. // Phys.Today. — 1995. — Vol. No 12. — P. 46.6.Lederman L.M., Hill C. T. Symmetry and the Beautiful Universe. — Amherst: Prometheus Books, 2004.7.Ryder L.H. Symmetries and Conservation Laws // Encyclopedia of Mathematical Physics.8.Rosen J. Symmetry Rules. — Berlin: Springer, 2008.9.Barone M., Theophilou A.K. // J. Phys. Conf.Ser. — 2008. — Vol. 104. — P. 012037.10.Wilczek F.J. Fantastic Realities. — Singapore: World Scientific, 2006.11.Wilczek F.J. The Lightness of Being. Mass, Ether, and the Unification of Forces. — New York: Basic Books, 2008.12.Senechal M. Crystalline Symmetries. — Bristol: IOP Publ., 1990.13.Anderson P.W. Basic Notions of Condensed Matter Physics. — New York: W.A. Benjamin, 1984.14.Kuzemsky A.L. // Int. J. Mod. Phys. — 2010. — Vol. B24. — P. 835.15.Kuzemsky A.L. // Physics of Particles and Nuclei. — 2010. — Vol. 41. — P. 1031.16.Strocchi F. Symmetry Breaking. — Berlin: Springer, 2006.17.Nambu Y. // J. Phys. Soc. Jpn. — 2007. — Vol. 76. — P. 111002.18.Nambu Y. // Int. J. Mod. Phys. — 2009. — Vol. A 24. — P. 2371.19.Nambu Y. Broken Symmetry: Selected Papers. — Singapore: World Scientific, 1995.20.Huang K. Fundamental Forces of Nature. The Story of Gauge Fields. — Singapore: World Scientific, 2007.21.Schakel A.M.J. Boulevard of Broken Symmetries. — Singapore: World Scientific, 2008.22.Bogoliubov N.N. // Physica. Suppl. — 1960. — Vol. 26. — P. S1.23.Bogoliubov N.N. // Communication JINR D-781, JINR, Dubna. — 1961.24.Bogoliubov, Jr. N.N. // J. Math. Phys. — 1973. — Vol. 14. — P. 79.25.N.B.N., Sadovnikov B. I. Some Problems in Statistical Mechanics. — Moscow: Vyssh. Shkola, 1975.26.Bogoliubov N.N. // Communication JINR P-549, JINR, Dubna. — 1961.27.Bogoliubov N.N. // J. Phys. (USSR). — 1947. — Vol. 11. — P. 23.28.Bogoliubov N.N., Bogoliubov, Jr. N. N. Introduction to Quantum Statistical Mechanics. — Singapore: World Scientific, 2009.29.Bogoliubov N.N. // Nuovo Cimento. — 1958. — Vol. 7. — P. 794.30.Bogoliubov N.N., Tolmachev V. V., Shirkov D. V. A New Method in the Theory of Superconductivity. — Moscow: Academy of Sciences of USSR, 1958.31.Petrina D.Y. Mathematical Foundations of Quantum Statistical Mechanics. — Dordrecht: Kluwer Academic Publ., 1995.32.Kuzemsky A.L. // Physics of Particles and Nuclei. — 2009. — Vol. 40. — P. 949.33.Bogoliubov, Jr. N.N., Sankovich D. P. // Usp. Mat. Nauk. — 1994. — Vol. 49. — P. 21.34.Shirkov D.V. // Usp. Fiz. Nauk. — 2009. — Vol. 179. — P. 581.35.Zubarev D.N. Nonequilibrium Statistical Thermodynamics. — New York: Consultant Bureau, 1974.36.Kuzemsky A.L. // Int. J. Mod. Phys. — 2007. — Vol. B21. — P. 2821.37.Anderson P.W. // Science. — 1972. — Vol. 177. — P. 393.38.Anderson P.W., Stein D.L. Broken Symmetry, Emergent Properties, Dissipative Structures, Life: Are They Related? // Self-Organizing Systems: The Emergence of Order / Ed. by F. Yates. — Berlin: Springer, 1988. — P. 445.39.Morowitz H.J. The Emergence of Everything: How the World Became Complex. — Oxford: Oxford University Press, 2002.40.Levin M., Wen X.-G. // Rev. Mod. Phys. — 2005. — Vol. 77. — P. 871.41.Physics of Emergence and Organization / Ed. by I. Licata, A. Sakaj. — Singapore: World Scientific, 2005.42.Minati G., Pessa E. Collective Being. — Berlin: Springer, 2006.43.From System Complexity to Emergent Properties / Ed. by M. A. Aziz-Alaoui, C. Bertele. — Berlin: Springer, 2009.44.Volovik G. // Phil. Trans. Roy. Soc. London. — 2008. — Vol. A 366. — P. 2935.45.Cooper S.B. // Applied Mathematics and Computation. — 2009. — Vol. 215. — P. 1351.46.Hu B.L. // J. Phys. Conf.Ser. — 2012. — Vol. 361. — P. 012003.47.Laughlin R.B., Pines D. // Proc. Natl. Acad. Sci. (USA). — 2000. — Vol. 97. — P. 28.48.Laughlin R.B. A Different Universe. — New York: Basic Books, 2005.49.Laughlin R.B. The Crime of Reason: And the Closing of the Scientific Mind. — New York: Basic Books, 2008.50.Kuzemsky A.L. // Int. J. Mod. Phys. — 2002. — Vol. B16. — P. 803.51.Bogoliubov N.N. / Ed. by A. D. Sukhanov. — Moscow: Nauka, 2005-2009.52.Tolmachev V.V. Theory of Bose Gas. — Moscow: Izd-vo Mosk. Un-ta, 1969.53.Zagrebnov V.A. Bogoliubov’s Theory of a Weakly Imperfect Bose Gas and its Modern Development // N.N. Bogoliubov, Collection of Scientific Papers / Ed. by AD.Sukhanov. — Moscow: Nauka, 2007. — Vol. 8. — P. 576.54.Zagrebnov V.A., Bru J.-B. // Phys. Rep. — 2001. — Vol. 350. — P. 291.55.Corgini M., Sankovich D.P. // Int. J. Mod. Phys. — 2002. — Vol. B 16. — P. 497.56.Yukalov V.I. // Phys. Lett. — 2006. — Vol. A 359. — P. 712.57.Yukalov V.I., Kleinert H. // Phys. Rev. — 2006. — Vol. A 73. — P. 063612.58.Bogoliubov, Jr. N.N., Sankovich D.P. // Ukr. J. Phys. — 2010. — Vol. 55. — P. 104.59.Sankovich D.P. // Int. J. Mod. Phys. — 2010. — Vol. B24. — P. 5327.60.Verbeure A. Many-Body Boson Systems. — Berlin: Springer, 2011.61.Yukalov V.I. // Physics of Particles and Nuclei. — 2011. — Vol. 42. — P. 460.62.Kuzemsky A.L. // Rivista del Nuovo Cimento. — 2002. — Vol. 25. — P. 1.63.Cox D.L., Pines D. // MRS Bulletin. — 2005. — Vol. 30. — P. 425.64.Blasone M., Jizba P., Scardigli F. // arXiv:0901.3907v2 [quant-ph]. — 2009.65.Grossing G. // J. Phys. Conf.Ser. — 2012. — Vol. 361. — P. 011001.66.Sewell G.L. Quantum Mechanics and its Emergent Macrophysics. — Princeton: Princeton University Press, 2002.67.Adler S.L. Quantum Mechanics as an Emergent Phenomenon. — Cambridge: Cambridge University Press, 2004.68.Adler S.L. // J. Phys. Conf.Ser. — 2012. — Vol. 361. — P. 012002.69.’t Hooft G. // J. Phys. Conf.Ser. — 2007. — Vol. 67. — P. 012015.70.’t Hooft G. // AIP Conf. Proc. — 2007. — Vol. 957. — P. 154.71.’t Hooft G. // J. Phys. Conf.Ser. — 2012. — Vol. 361. — P. 012024.72.Elze H.-T. // J. Phys. A: Math. Theor. — 2008. — Vol. 41. — P. 304020.73.Kleeman R. // Entropy. — 2011. — Vol. 13. — P. 612.74.Gross D.J. // Int. J. Mod. Phys. — 2005. — Vol. A 20. — P. 5897.75.Kuzemsky A.L. // Condensed Matter Physics. — 2010. — Vol. 13. — Pp. 43001: 1–20.76.Kuzemsky A.L. // Electronic Journal of Theoretical Physics. — 2011. — Vol. 8. — P. 1.