| 第142行: |
第142行: |
| | === 实验验证 === | | === 实验验证 === |
| | | | |
| − | ==== 材料科学实验 ==== | + | ===== 材料科学实验 ===== |
| | {| class="wikitable" | | {| class="wikitable" |
| | !材料体系 | | !材料体系 |
| 第165行: |
第165行: |
| | |} | | |} |
| | | | |
| − | ==== 网络科学实验 ==== | + | ===== 网络科学实验 ===== |
| | {| class="wikitable" | | {| class="wikitable" |
| | !网络类型 | | !网络类型 |
| 第351行: |
第351行: |
| | * 网络连通性:在复杂网络中,若随机移除一定比例的节点,当保留节点的比例低于阈值[math]\displaystyle{ p_c }[/math]时,整个网络失去主连通分量。 | | * 网络连通性:在复杂网络中,若随机移除一定比例的节点,当保留节点的比例低于阈值[math]\displaystyle{ p_c }[/math]时,整个网络失去主连通分量。 |
| | | | |
| | + | === 数学表示 === |
| | | | |
| | + | ==== 基础定义 ==== |
| | + | 严格概率定义: |
| | | | |
| | + | [math]\displaystyle{ p_c = \inf \left{ p \in [0,1] : \mathbb{P}_p(|C_0| = \infty) > 0 \right} }[/math] |
| | | | |
| − | '''数学表示'''
| + | 其中: |
| | | | |
| − | 对于贝特晶格(Bethelattice),其渗流阈值可解析为:
| + | * [math]\displaystyle{ \mathbb{P}_p }[/math]:激活概率为 [math]\displaystyle{ p }[/math] 的概率测度 |
| | + | * [math]\displaystyle{ |C_0| }[/math]:包含原点的连通分量大小 |
| | | | |
| − | <math> p_c=1/(z-1) </math> | + | 等价上确界形式: |
| | + | |
| | + | [math]\displaystyle{ p_c = \sup \left{ p \in [0,1] : \mathbb{P}_p(|C_0| \lt \infty) = 1 \right} }[/math] |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 晶格模型解析解 ==== |
| | + | {| class="wikitable" |
| | + | !晶格类型 |
| | + | !点渗流 |
| | + | !边渗流 |
| | + | |- |
| | + | |贝特晶格 |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c = \frac{1}{z-1} }[/math] |
| | + | | - |
| | + | |- |
| | + | |二维方格 |
| | + | | - |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c = \frac{1}{2} }[/math] |
| | + | |- |
| | + | |三角晶格 |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c = 2\sin\frac{\pi}{18} }[/math] |
| | + | | - |
| | + | |- |
| | + | |蜂巢晶格 |
| | + | | - |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c = 1 - 2\sin\frac{\pi}{18} }[/math] |
| | + | |- |
| | + | |体心立方(BCC) |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c \approx 0.246 }[/math] |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c \approx 0.178 }[/math] |
| | + | |} |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 临界指数体系 ==== |
| | + | 在 [math]\displaystyle{ p_c }[/math] 附近系统行为满足标度律: |
| | + | |
| | + | * 关联长度:[math]\displaystyle{ \xi \sim |p - p_c|^{-\nu} }[/math] |
| | + | * 无穷集群密度:[math]\displaystyle{ P_\infty \sim (p - p_c)^\beta }[/math] |
| | + | * 平均集群大小:[math]\displaystyle{ \chi \sim |p - p_c|^{-\gamma} }[/math] |
| | + | * 电导率:[math]\displaystyle{ \sigma \sim (p - p_c)^\mu }[/math] |
| | + | |
| | + | 临界指数标准值: |
| | + | {| class="wikitable" |
| | + | !指数 |
| | + | !二维 |
| | + | !三维 |
| | + | !平均场理论 |
| | + | |- |
| | + | |[math]\displaystyle{ \nu }[/math] |
| | + | |4/3 ≈ 1.333 |
| | + | |0.876(1) |
| | + | |1/2 |
| | + | |- |
| | + | |[math]\displaystyle{ \beta }[/math] |
| | + | |5/36 ≈ 0.139 |
| | + | |0.418(4) |
| | + | |1 |
| | + | |- |
| | + | |[math]\displaystyle{ \gamma }[/math] |
| | + | |43/18 ≈ 2.389 |
| | + | |1.793(3) |
| | + | |1 |
| | + | |- |
| | + | |[math]\displaystyle{ \mu }[/math] |
| | + | |1.30(2) |
| | + | |2.00(3) |
| | + | |3 |
| | + | |} |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 高维数值解 ==== |
| | + | d 维立方格精确值: |
| | + | {| class="wikitable" |
| | + | !d |
| | + | !z |
| | + | !<nowiki>点渗流 [math]\displaystyle{ p_c^{\text{site}} }[/math]</nowiki> |
| | + | !<nowiki>边渗流 [math]\displaystyle{ p_c^{\text{bond}} }[/math]</nowiki> |
| | + | |- |
| | + | |2 |
| | + | |4 |
| | + | |0.59274601(2) |
| | + | |0.5 |
| | + | |- |
| | + | |3 |
| | + | |6 |
| | + | |0.3116077(4) |
| | + | |0.2488126(5) |
| | + | |- |
| | + | |4 |
| | + | |8 |
| | + | |0.1968861(14) |
| | + | |0.1601314(13) |
| | + | |- |
| | + | |5 |
| | + | |10 |
| | + | |0.1407966(15) |
| | + | |0.118172(1) |
| | + | |- |
| | + | |6 |
| | + | |12 |
| | + | |0.109017(2) |
| | + | |0.0942019(6) |
| | + | |- |
| | + | |... |
| | + | |... |
| | + | |... |
| | + | |... |
| | + | |- |
| | + | |→∞ |
| | + | |∞ |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c \sim \frac{1}{2d} }[/math] |
| | + | |[math]\displaystyle{ p_c \sim \frac{1}{2d-1} }[/math] |
| | + | |} |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 网络科学中的推广 ==== |
| | + | 无标度网络阈值: |
| | + | |
| | + | [math]\displaystyle{ p_c = \frac{\langle k \rangle}{\langle k^2 \rangle} }[/math] |
| | + | |
| | + | 其中 [math]\displaystyle{ P(k) \sim k^{-\gamma} }[/math] 为度分布 |
| | + | |
| | + | 多层网络耦合阈值: |
| | + | |
| | + | [math]\displaystyle{ p_c^{(m)} = 1 - (1 - p_c^{(1)})^{1/m} }[/math] |
| | + | |
| | + | ([math]\displaystyle{ m }[/math] 为耦合网络层数) |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 连续渗流模型 ==== |
| | + | 体积分数阈值: |
| | + | |
| | + | <nowiki>[math]\displaystyle{ \phi_c = \frac{\int_{\text{pore}} dV}{\int_{\text{total}} dV} }[/math]</nowiki> |
| | + | |
| | + | 经典体系阈值: |
| | + | |
| | + | * 随机球堆:[math]\displaystyle{ \phi_c \approx 0.289 }[/math] |
| | + | * 重叠球模型:[math]\displaystyle{ \phi_c \approx 0.31 }[/math] |
| | + | |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 有限尺寸标度律 ==== |
| | + | 系统尺寸 [math]\displaystyle{ L }[/math] 下的阈值偏移: |
| | + | |
| | + | [math]\displaystyle{ p_c(L) = p_c(\infty) + aL^{-1/\nu} }[/math] |
| | + | |
| | + | 其中 [math]\displaystyle{ a }[/math] 为常数,[math]\displaystyle{ \nu }[/math] 为关联长度指数 |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 量子渗流表示 ==== |
| | + | 安德森哈密顿量: |
| | + | |
| | + | [math]\displaystyle{ \hat{H} = -t \sum_{\langle ij\rangle} c_i^\dagger c_j + \sum_i \epsilon_i c_i^\dagger c_i }[/math] |
| | + | |
| | + | 迁移率边 [math]\displaystyle{ E_c }[/math] 满足: |
| | + | |
| | + | [math]\displaystyle{ \frac{E_c}{W} \propto (p - p_c)^\kappa }[/math] |
| | + | |
| | + | ([math]\displaystyle{ W }[/math] 为无序强度,[math]\displaystyle{ \kappa \approx 1.5 }[/math]) |
| | + | ---- |
| | + | |
| | + | ==== 微分几何表示 ==== |
| | + | 曲率依赖阈值(双曲空间): |
| | + | |
| | + | <nowiki>[math]\displaystyle{ p_c(K) = 1 - e^{-2\pi / \sqrt{-K}} }[/math]</nowiki> |
| | + | |
| | + | 其中 [math]\displaystyle{ K }[/math] 为高斯曲率 |
| | | | |
| − | 其中''z''是每个节点的平均度(配位数)。
| |
| | | | |
| − | 对于二维方格的边渗流模型,HarryKesten于1982年证明:
| |
| | | | |
| − | <math> p_c=1/2 </math>
| |
| | | | |
| | | | |