臨界機率(the critical probability)
臨界機率 p_c 是滲流相變的精確位置:系統在此參數值處突然從「無無限叢集」切換到「有無限叢集」。它是本主題的核心數。一切有趣之物——標度律、碎形臨界叢集、二維中的共形不變性——都活在 p_c 周圍一個趨於零的薄窗中。確定其值,並證明該處的相變確實尖銳,是滲流理論的核心綱領。
乾淨的定義是 p_c = sup{ p : theta(p) = 0 } = inf{ p : theta(p) > 0 },即滲流機率的閾值。對 p < p_c(次臨界相),原點叢集幾乎必然有限;對 p > p_c(超臨界相),它以正機率為無限,且幾乎必然存在無限叢集。第一個非平凡的事實是 p_c 嚴格在內部:在每個維度 d >= 2 中 0 < p_c < 1。上界 p_c < 1 來自派爾斯(Peierls)型論證——數出從原點出發的自避路徑,並證明在 p 夠接近 1 時,到達距離 n 的開放路徑期望數成長,迫使無限叢集出現。下界 p_c > 0 來自對輪廓或路徑的計數界:從原點出發長度為 n 的開放自避路徑期望數至多為 (mu p)^n,其中 mu 是連接常數,故對 p < 1/mu 此和有限,叢集不可能無限。一維中模型退化:任何單一閉邊都切斷直線,故 p_c = 1。
更晚近且更有力的洞見是:相變是尖銳的,而非漸進的。Menshikov 與 Aizenman-Barsky 定理(以及 Duminil-Copin 與 Tassion 的現代證明)表明,藉 theta(p) 定義的閾值與叢集大小指數衰減的閾值重合:存在單一點 p_c,其下連通機率指數衰減、其上存在無限叢集,沒有中間的「類臨界」區。因此各種先驗上可能不同的閾值都坍縮到同一個 p_c。誠實的告誡:除了特殊的可精確求解情形(Z^2 鍵、三角格位、樹),p_c 的數值並無封閉形式——它是一個依賴於格、只能估計的常數。
三角格上的位滲流有 p_c = 1/2,可由自匹配對偶論證證明;這正是 Smirnov 證明共形不變性的模型。相對地,簡單立方格 Z^3 上的鍵滲流有 p_c 約為 0.2488,這個數只能由高精度蒙地卡羅與級數展開得到,沒有已知公式。
p_c 在少數自對偶格上是精確的,在其他地方僅為數值。
勿將 p_c(無限叢集首次出現之處)與 theta(p_c)(臨界處的密度值)混為一談。theta(p_c) 是否為 0 是另一個更難的問題,截至 2020 年代初在三維仍未解。