Горячая жидкость течёт легко: молекулы носятся, сталкиваются и быстро находят новое место. Но стоит её переохладить — и всё меняется. Движение почти замирает, а вязкость взлетает до небес. Главный вопрос не в том, что частицы ленятся, а в том, куда им вообще двигаться.
Авторы работы соединили две известные идеи. Первая — картина «энтропийной горловины» Роберта Цванцига: чтобы перестроиться, системе нужно протиснуться через узкий проход в пространстве состояний (редкую, неудобную комбинацию положений всех молекул). Вторая — формализм памяти, где прошлое системы влияет на её будущее. Вместе они дали новую модель переохлаждённой жидкости.
Ключевую роль в ней играет ширина этого «горлышка» — набора путей между устойчивыми «ямками» (метастабильными состояниями) на энергетическом ландшафте. При высокой температуре горлышко широкое, проходов много, и вязкость подчиняется правилу Розенфельда: она зависит только от того, сколько доступных мест у частиц есть прямо сейчас — то есть от локальной структурной энтропии.
При охлаждении горлышко сужается. Проходов становится меньше, и чтобы протиснуться, системе нужен дополнительный толчок — тепловая активация. Так возникает зависимость Адама — Гиббса: вязкость растёт экспоненциально с уменьшением числа доступных конфигураций. Время ожидания такого толчка и даёт огромную вязкость.
Хрупкость жидкости в этой картине получает простой геометрический смысл. У хрупких жидкостей горлышко схлопывается резко — как только температура падает, маршруты исчезают лавиной, и вязкость взлетает круто. У прочных (сильных) жидкостей горлышко сужается плавно, оставляя больше путей для перестройки, и вязкость растёт медленнее.
Хрупкость жидкости можно измерить: у оконного стекла (сильная жидкость) вязкость при охлаждении растёт плавно, а у глицерина (хрупкая) — резко, почти как у чистого металла при застывании.