【摘 要】
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本学位论文分别研究两类非平衡相变系统。第一类系统对应于一元随机接触过程反应B→(?)和B→(?);第二类系统对应于二元随机接触过程反应2B→3B和2B→(?)。两类系统都存在着由激活态到吸收态的相变,因此本论文包含两个部分。论文第一部分针对一般的信息传播过程,如舆论传播和疾病传播,把一元随机接触过程扩展到一般复杂网络上并引入了信息传播过程中普遍发生的遗忘-记忆机制。首先,由于可以根据不同的应用情形
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本学位论文分别研究两类非平衡相变系统。第一类系统对应于一元随机接触过程反应B→(?)和B→(?);第二类系统对应于二元随机接触过程反应2B→3B和2B→(?)。两类系统都存在着由激活态到吸收态的相变,因此本论文包含两个部分。论文第一部分针对一般的信息传播过程,如舆论传播和疾病传播,把一元随机接触过程扩展到一般复杂网络上并引入了信息传播过程中普遍发生的遗忘-记忆机制。首先,由于可以根据不同的应用情形去指定该机制中的记忆和遗忘函数的形式并调节它们的参数,该机制下的传播动力学被大大丰富并自动包含SIS和SI模型。其次,我们推导了该机制的平均场演化方程,揭示了系统如何到达稳态,并得到了与蒙卡模拟高度吻合的理论预测。同时,推导出的线性和指数形式的遗忘-记忆函数对应的遗忘持续时间分布和记忆持续时间分布则能促进我们对流感等病毒传播的时间特性的理解。最后,对于具有时间依赖的遗忘和记忆函数,我们发现该模型的稳态中存在着与遗忘-记忆参数相关的吸收相变,并且平均场SIS模型和SIR模型的临界传播速率分别是遗忘-记忆机制模型的临界传播速率的下界和上界。论文第二部分研究伴随粒子扩散的二元随机接触过程反应B+B→B+B+B和B+B→(?),亦被称为伴随扩散的对接触过程(PCPD)。该过程展现出极为不寻常的激活-吸收态相变,其普适类性质一直具有争议性。因此,进一步阐明此类系统的物理性质并启发后续研究具有重要意义。大量研究启示了对粒子自由度在该系统中的重要性。我们提出了该过程的两类粒子耦合表征(CPCPD)以抓住该系统在长时间、大尺度下的行为。其中独立扩散的单粒子B和对粒子A依照随机反应过程B+B→A,A→A+B,A→(?)和A→B+B动态地耦合在一起。在此基础上我们系统研究了该类系统两个序参量的性质。该研究可以归纳为以下四点。第一,平均场分析表明,不同于惯常的由零质量引起的相变,该系统的相变是由两类粒子密度的非线性平衡所驱使的。第二,通过蒙卡模拟比较吸收态以及临界点处的CPCPD和PCPD对应的序参量在一到三维格点空间的密度衰变指数,我们揭示了 CPCPD和PCPD具有等价的标度行为并首次确切阐明了该系统的临界维度为dc=2。第三,该两类粒子耦合表征自然地解决了种子模拟中必须由一个粒子起始的概念性困难,而通过双粒子连接函数进行的标度分析进一步揭示了两种粒子的关联和交叉关联的存在有可能导致该系统中多个尺度的互相竞争,从而使得系统具有很强的标度修正。第四,通过对不同系统大小、不同扩散系数系统的含时矩比例进行数据坍塌,我们进一步揭示了 CPCPD和PCPD不仅在长时的标度性质上等价,而且它们重标度时间后的演化动力学也是等价的。
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