完全收斂定理(complete convergence theorem)
完全收斂定理回答了存活與消亡所留下的問題:既然接觸過程能存活,它的分布長程上究竟收斂到什麼,而答案如何依賴初始組態?它是(超臨界)接觸過程漸近行為的決定性描述,也是我們得以談論其平衡的緣由。「完全」之名源於描述的完整性:它釘住了每一個初始組態的極限分布,而不只是特殊的那些。
考慮 Z^d 上感染率 lambda > lambda_c、從任意初始組態 eta 出發的接觸過程。定理指出,當 t -> infinity 時 eta_t 的分布弱收斂到僅僅兩個不變測度的混合:集中於空(全健康)組態的平凡測度 delta_0,以及唯一的非平凡上不變測度 nu(從全位點被感染出發的極限)。精確地說,eta_t 的分布收斂到 alpha(eta) * delta_0 + (1 - alpha(eta)) * nu,其中 alpha(eta) = P(從 eta 出發的過程終將消亡)。故初始條件在極限中唯一能控制的,就是消亡的機率;在存活的條件下系統總是鬆弛到同一平衡 nu。證明結合了自對偶(把存活部分辨認為上不變測度)與超臨界接觸過程的精細估計,特別是存活蘊含被感染區域線性增長並以平衡密度填滿空間(Bezuidenhout-Grimmett 重啟/區塊建構的結果)。
其重要性是概念性的:它表明超臨界區的接觸過程恰有兩個極端不變測度,delta_0 與 nu,而整個前向演化是消亡(凍結於 delta_0)與存活(鬆弛到 nu)之間的競爭。這比僅僅證明不變測度存在強得多、也有用得多。誠實的提醒是:乾淨的兩測度形式是吸引、自對偶系統的特徵,而它確實是帶有假設的定理——確立它需要深刻的超臨界估計,對其他或較不對稱系統的類似完全收斂陳述更難或為假。另須注意定理描述的是分布的弱收斂;實現的路徑並不收斂(存活的組態永遠持續起伏,只是局部看起來像 nu 的一個樣本)。
取從單一被感染位點出發的超臨界接觸過程。以機率 alpha 它消亡,此後凍結於 delta_0;以機率 1 - alpha 它存活,而在存活事件上,任一固定位點周圍的組態在大 t 時看起來像上不變測度 nu 的一個抽樣。極限分布為 alpha * delta_0 + (1 - alpha) * nu。
每個初始組態都鬆弛到同一個兩點混合:消亡(delta_0),或在存活條件下趨向普適平衡 nu。
唯有消亡機率 alpha(eta) 依賴初始狀態;在存活條件下每個組態都鬆弛到同一個 nu。這是分布的收斂、而非路徑——存活的實現永遠起伏——且乾淨的兩測度形式仰賴深刻的超臨界區塊估計與吸引性/自對偶。