成百万年都是将我们地球上最初的沉积岩的形成和中枢神经系统的出现截然分开的。这些完全不同的系统，最近在某些方面已屈从于物理学的语言和方法了：沉积岩的孔隙结构可被模拟为一个分形；而神经网络，它是为了解神经系统的；些简单方面提供的模型，可以被看作动力学系统。一向被物理学家看来太复杂的沉积岩和神经系统以及随机磁体和无序电子系统，现在表明都贯穿着同一根线。这条线就是无序物理学。

典型的固体物理学教材都从由原子的周期阵列组成完全晶体的描述开始。教科书花了很长的篇幅讨论Bloch定理，因为它是了解晶体特性的基础。这些书把无序或不完全晶序撇在脑后，认为这些对固体的性质不会有太大的影响。而且即使在不能把某些无序量看作微弱的情况下，也要强迫自然适合到我们的现成框架中来，简化成一个所谓“有效的”周期系统。这根本不是在研究实际的固体。

因而出现了P. 安德森（Philip Anderson）30前的文章：“在某些不规则点阵中不存在扩散”（Phys. Rev. 109，1492，1953），它认为一个电子在一个没有任何晶序的固体内的运动是自主的（in its own right），而不是从Bloch定理所得结果的补遗；这和直到那时一直影响着固体物理学的哲学明显偏离。从安德森开始的对无序的研究已经导致如波函数局域化等一些新概念以及描写自然的另一种不同的方法。这些概念和思想已经扩展到了物质电子结构以外的许多领域。今天，无序物理学的研究是一项包含许多学科之间相互交流的繁荣昌盛的事业。过去的十年是在这方面的发展中特别激动人心的一个时期。

无序系统的研究可以分成三方面：无序结构的描述；与这类结构相关的缓慢动态或弛豫过程；以及在无序情况下电子系统的量子力学处理。例如，沉积岩在无序固体的结构方面提供了好例子。沉积岩中的孔隙在几何结构上可以描写为分形。了解穿过多孔岩的油和水的流，对发展油的回收技术极其重要。近几年来，对这些过程的了解，例如研究当一个粘性流体在压力梯度下使另一粘性流体如何移动的粘滞分指移动（viscous fingering）以及研究当随机扩歆的粒子在一正在生长的团的边界处集结时形成的结构，即扩散限制聚集（简称DLA），都取得了较好的收益。

无序物理学起源于对无序材料中电子的量子力学行为的研究。过去十年中，朝着这一方面所获的理论进展，是直接与经典波在一无序媒质中的传播这一更为普遍的问题相关的，例如，光和微波通过不规则电介质的传播，无线电波通过雾的传播，或者声波在不规则分布的岩层中的传播。目前，已在冷却到低温的亚微米结构中观察到了无序媒质中的波动现象的非凡特性。在那样的温度下电子的波函数在整个结构中保持着它的量子力学相位相干性，因此我们必须用传输系数和电子波导来考虑电子输运，而不是玻尔兹曼输运方程。

玻璃结构可视为一种过冷液体，其中原子或分子被冻结在各自的随机位置上。玻璃态的标志是极其缓慢的弛豫过程速率；因为在一般热力学系统中，一旦像温度或压力这类热力学变量改变时，它们会迅速地恢复平衡。所谓自旋玻璃是一种无序磁体，其中自旋的分布和真正玻璃中的原子配置类似，因而得名。被认为由玻璃中极其缓慢的动态所决定的因素中，有许多想必在自旋玻璃以及称之为随机场磁体（randomfield magnets）的另一类随机磁体中也起作用，因为它们的自旋经受着一个随自旋到自旋随机地变化的磁场。和自旋玻璃及随机场磁体的相与相变相关的一些基本课题在过去20年间一直吸引着物理学家的注意力。与真正的玻璃相比，自旋玻璃有可以写出相当简单的哈密顿量的好处并且可以辨明阻挫（frustration）在确定基态中的作用。

神经网络的研究已有半个世纪的历史，50年代中期，神经解剖学家B. G. Cragg和物理学家N. V. Temperley—起，最先阐述了相互作用的神经元和相互耦合的磁偶极子之间的相似性，而在80年代初霍普费尔德（J. J. Hopfield）则更直接地把神经网络的理论分析和平衡态统计力学及动态系统稳定性分析方法结合起来，明确指出具有对称联结的网络的久期行为和自旋玻璃这样的磁系统的平衡特性之间的等价性。尤其是他还阐明怎样去开发这种等价性来设计神经回路以完成联想记忆与组合优化等计算任务，此外，生物体的基因组也可考虑为一组伊辛自旋来研究。难怪自旋玻璃理论的先驱者之一，D. 谢林顿（David Sherrington）曾经说过，“世界上的任何东西不过是一种自旋玻璃”，恐怕也不算言过其实。

总之，十年来无序物理学在各方面的进展是令人瞩目的，这里提到的只是短暂的一瞥。

[Physics Today，No12，1988年]