河北
在描述宏观物理系统的集体属性时，微观波动通常被平均化，从而留下对系统典型行为的描述。虽然这种简化有其优点，但它无法捕捉到波动的重要作用，这些波动往往以极大的影响影响动态，正如火山爆发和金融市场崩溃等灾难性事件的极端案例所揭示的那样。
研究复杂系统的挑战
另一方面，即使在考虑适量粒子的系统的情况下，全面研究单个微观自由度的动态也变得过于繁琐。为了描述这些尺度两端之间的交界面，随机场理论通常用于描述复杂系统的动态及微观波动的影响。
由于其压倒性的复杂性，利用传统物理方法通过分析活体或活跃物质系统中的波动来预测结果是不可能的。这些系统持续消耗能量，因此它们表现出违反平衡热力学定律的动态特性，这与时间的箭头是有关系的。
非平衡系统的新理论突破
在最近的研究中，来自MPI-DS的活体物理学（LMP）部门的马丁·约翰斯鲁德和拉敏·戈莱斯塔尼成功开发了一种理论描述，可以严格描述波动在系统中的作用。“如果用传统的统计力学工具来预测这种系统的行为，数学上会非常具有挑战性，”约翰斯鲁德解释道，他是发表在Physical Review Research上的两篇 论文的第一作者。
因此，物理学家们开发了一种合适的数学工具来扩展现有的场论，他们现在能够对非平衡系统（例如活性物质）进行预测。“通过我们的形式，我们能够定义可测量的量值，这些量可以帮助我们表征活性物质的非平衡动力学，并且能够帮助设计人工活性系统的实验，”Golestanian总结说。
更多信息： 请参考 Martin Kjøllesdal Johnsrud 等，关于活性场论的波动耗散关系，期刊物理评论研究（2025）。 DOI: 10.1103/xx4z-lj5c
马丁·克约勒斯达尔·约翰斯鲁德等人，非对称Cahn-Hilliard模型的波动耗散关系，物理评论期刊（2025）。 DOI: 10.1103/flzv-lq7x
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