交互作用粒子系統

平穩乘積伯努利測度(stationary product Bernoulli measures)

對排他過程這類守恆型交互作用粒子系統,平衡的自然問題是:系統永久運行後,組態的統計分布是什麼?排他過程的卓越答案是乘積伯努利測度——這些平衡態中每個位點以同一機率 rho 獨立地被佔據,而 rho 可為 [0, 1] 中任意值。故守恆系統不是單一平衡,而是有一整族以守恆密度為指標的單參數平穩態。這是強結構性陳述:在平衡中,排他約束雖在動態上耦合相鄰位點,卻完全不留任何空間相關。

具體地,令 nu_rho 為 {0,1}^(Z^d) 上的乘積測度,在其下各 eta(x) 為獨立的 Bernoulli(rho)。定理是:對簡單排他過程,每個 nu_rho 皆不變:若從 nu_rho 出發,分布永久守恆,對所有局部 f 有 integral L f dnu_rho = 0。對對稱過程(SSEP),nu_rho 還是可逆的(滿足細緻平衡),因為對稱排他動態可逆——可驗證在 nu_rho 下任一轉移的速率等於其逆轉移的速率。對非對稱過程(ASEP/TASEP),nu_rho 仍不變但並不可逆:存在非零的平穩流 j(rho) = (p - q) rho (1 - rho),反映即使在平衡中也有的淨漂移。(不可約的)排他過程的平移不變極端不變測度恰是 nu_rho,這是完整的分類。驗證是一個乾淨的局部計算:在乘積測度下,任一鍵的主方程之增益與損失項相消,因為 nu_rho 的兩位點邊際可分解。

這些測度之所以重要,是因為它們是其他一切的平衡參考點:流體動力學極限正是說系統局部鬆弛到密度緩變的 nu_{rho(t,x)},而漲落理論則藉由圍繞固定 nu_rho 作擾動來建立。誠實的提醒:乘積(無相關)平穩性是排他過程及少數相關系統的特例;它並非交互作用粒子系統的通則——多數系統有相關、非乘積、難以描述的平穩測度(接觸過程的上不變測度就不是乘積)。對 ASEP,乘積測度的不可逆性正是非平凡 KPZ 類流漲落的根源;若可逆,便會迫出較簡單的擴散圖景。而在帶開放邊界的有限格上,平穩測度一般並非乘積——它是著名的矩陣乘積擬設態,帶有長程相關。

對 Z 上的 TASEP,從乘積伯努利測度 nu_rho 出發,每個位點以機率 rho 獨立被佔據。則分布平穩,跨任一鍵的平均粒子流等於 j(rho) = rho(1 - rho):源處須有粒子(機率 rho)且標靶處須為空(機率 1 - rho)。流在 rho = 1/2 處最大,即可持續的最稠密流動。

每個密度 rho 給出一個乘積伯努利平衡;對 TASEP 它帶有平穩流 rho(1 - rho),在半填充處達峰。

乘積(無相關)平穩測度是排他與少數相關模型的特例,並非 IPS 通則。對 ASEP 它們不變但不可逆(存在平穩流);在開放邊界下平穩態根本不是乘積,而是帶長程相關的矩陣乘積擬設態。

又称
product invariant measuresBernoulli stationary measures乘積不變測度伯努利平穩測度