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自旋玻璃指的是一种金属合金，取这个名字是因为它们的磁性相变，这一相变是由形成合金的粒子的自旋行为所致，其表现类似于玻璃的相变。这些合金由贵金属形成，比如金、银，其中含有少量被稀释的铁。在高温下，它们的行为类似于一般的磁性系统，但当温度下降到某个值以下时，就会出现类似于玻璃、蜡或沥青的行为：变化越来越慢，系统似乎永远不会达到平衡状态。铁磁性材料磁矩在相变温度以下只有一种排列状态，铁磁性材料在低温时所有的磁矩都按着同一个方向排列，这个状态下系统的能量是最低的，要改变这种状态需要较大的能量。而自旋玻璃材料在低温时可能出现很多种不同的状态，这些状态下系统的能量都差不多（差距极微小），被称为亚稳态。这种情况的出现是由于所谓的“阻挫现象”（frustration）。
玻璃在高温下显然是液体，但很明显，这种液体表现出不寻常的行为。例如，如果我们把一个装满熔融玻璃（或蜂蜜、蜡）的容器倒过来，液体不会立即倒在地板上，而是开始慢慢地从容器中“滴落”。玻璃越是冷却，滴得就越慢，由于某种原因，这一系统行为的速度大大减慢。当温度下降时，系统动力学中的急剧变慢与金属合金的磁化行为有一些相似之处。这就好比在降低温度时，自旋翻转的可能性同时降低，因此不可能达到平衡状态。想象一辆满载乘客的公共汽车，只要密度相对较低，想从一个点到另一个点的人就可以让其他人避让而自己顺利通过。只要有足够的空间，一切都可以正常进行。但是，密度越高，接触越紧密，人与人之间的空间越小，移动起来就越困难，越容易被卡住。英国人称之为“traffic jam”（“交通堵塞”）。这种现象相当普遍（涉及玻璃、蜡、蜂蜜、沥青、金属合金……），促使学者们纷纷研究其原理。解决这个问题最好的办法是建立一个简单的模型，重现这种现象。这一过程有可能让我们发现温度变化时导致动力学变慢的基本特征。这些特征存在于玻璃、蜂蜜、蜡、沥青和某些金属合金中，但在水或其他大多数液体中应当不存在。
最早的自旋玻璃模型是由爱德华兹和安德森提出的，但更简单的模型是谢林顿和柯克帕特里克在1975年建立的。如果使用复本法来计算谢林顿和柯克帕特里克模型描述的自旋玻璃系统的物理量，会遇到一系列不合逻辑的问题。这些问题的出现与物理学家所谓的序参量有关。系统中的状态转换通常以参数的变化为特征。例如，研究液体和气体之间相变的序参量是密度。在铁磁相变中，要研究的序参量是磁化强度。在相变过程中，序参量会发生变化，例如密度或磁化强度，其不同数值的物理意义是很容易理解的。然而令人感到意外的是，自旋玻璃的序参量不再是在相变过程中值会发生变化的单一变量：在相变过程中变化的居然是一个函数。一个值是不足以描述相变的，而是需要由无限多个数字组成。这个函数在物理上代表什么呢？使用函数而不是一个数字作为相变的序参量，是复本法是否奏效的分水岭。如果参数只有一个数字，复本法会导致荒谬的结果。相反，如果序参量是一个函数，那么复本法奏效，且会得到自洽的结果。
通常一个物理系统只处于一种状态。例如，在一定温度和压力下，水要么是液体，要么是固体，要么是气体。在某些特殊情况下，系统可能处于两种状态，我们通常称之为两种相。在100℃时，水可以同时处于液相和气相。也存在一个特殊的压力和温度值，此时水同时处于三种相：固相、液相和气相，这就是著名的水的“三相点”。一般来说，系统都会处于某个单一的相中。然而，我们也发现了同时处于无数相中的低温无序系统。这就是使用一个函数，即无穷多个数值的集合，来表示序参量的意义所在。通过一系列线索，我和我的朋友马克·梅扎尔、尼古拉·苏拉斯、热拉尔·图卢兹及米格尔·维拉索罗已经能够理解这一结果的物理意义，这是所有无序系统的共同特征，即无序系统同时处于大量不同特征值的平衡态中。这是一个完全出乎意料的发现。被称为自旋玻璃的这种金属合金，其无序性是由金内部铁原子排列的随机性造成的，当金属是液体时，铁原子可以在金内部随机移动，但随着合金冷却，铁原子移动的可能性就越来越小，最后被随机困在某一位置。与自旋玻璃一样，真正的玻璃也是一个无序的系统，这种无序是由于玻璃的成分不仅有硅，还有许多杂质，以及许多不同类型、不同大小的分子，它们相互混合而构成玻璃。因此玻璃不能结晶，因为结晶需要规则的结构。
简化的自旋玻璃模型要过渡到更为现实的模型，从而更详细地描述自旋之间的力，必须要考虑到自旋之间相互距离的因素。相变是通过具有精确空间位置个体之间的相互作用而发生的，这在简化模型中是没办法呈现的。除了缺乏空间结构外，简化模型也无法呈现时间的发展。对于玻璃或蜡等无序系统，达到平衡状态所需的时间通常非常长，可能要好几年或好几个世纪。如果一个物理过程长时间不处于平衡状态，那么时间就有了意义，因为人们总是可以区分过程的时间前后，这在处于平衡状态的系统中是无法区分的。简单地说，如果一个球处于稳定的平衡状态，即停在坑底，给它拍一些照片，那么我们永远无法将这些照片按拍摄的时间顺序排列，因为这个球的状态未呈现出任何变化的迹象。但是，如果拍摄一个滚落的球，情况就会发生变化，因为在不平衡的状态下，时间先后是显而易见的。总之，为了彻底了解玻璃的相变，还有大量的工作要做。
现实世界是混乱无序的，许多现实世界的情况可以通过大量相互作用的基本单元来描述。我们可以用简单的规则将单元之间的相互作用模式化，但这些集体行为的结果实在是难以预料。所谓基本单元一般是自旋、原子或分子、神经元、细胞，但也包括网站、证券经纪人、股票和债券、人、动物、生态系统的各个组成部分……并非所有基本单元之间的相互作用都会产生无序系统。如同自旋玻璃，无序产生的原因是一些基本单元的行为与众不同，比方说一些自旋试图反向排列，一些原子与其他大多数原子有区别，个别金融运营商抛售其他人正在购买的股票，一些受邀参加晚宴的嘉宾与某些客人不睦，想坐得离他们远点……。这样看来，在所有这些无序的情况下，自旋玻璃模型的数学和概念工具对于解决问题都是不可或缺的。例如，最近我们做了一个实验，将尽可能多的大小不一的固体小球放入一个盒子中，结果实验取得了重要的成果。这是一个非常有趣的问题，因为这些大小不一的固体小球可以用来构建液体、晶体、胶体系统、颗粒系统和粉末的模型（阻塞系统）。
几百年来，人们以将物理现象简化为本质的能力为肇端，不断推动物理学的发展。时至今日，物理学已变得如此博大精深，以至于可以将复杂性和无序性重新引入模型中，而这正是当年伽利略不得不放弃的东西。
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