基于 Noether 定理的结构平移不变性与宿主免疫能力保护
生物物理
2026-04-29 v4
摘要
抗病原体能力被认为是免疫系统的基本属性，但该能力本身仍是现象学概念，缺乏明确的物理基础。其基本实体、定义和量化因此尚未解决。本文通过引入基于拉格朗日解析力学的理论框架，将免疫识别建模为免疫状态空间中的动力系统。广义坐标用于描述免疫受体的构象状态，其演化由由抗原-受体相互作用构成的欧拉-拉格朗日方程描述。该理论的核心在于识别一种连续对称性：在抗原结构空间或时间上的特定平移下，作用量保持不变。基于这一对称性，Noether 定理决定了一个守恒量 。我们提出 是宿主免疫的物理实体，是一种量化 measure，将系统保护灵敏度（具有动作维度）和反应强度（具有能量维度）相结合。此外，该框架将关键免疫现象作为同一根本守恒律的动力学结果统一起来，包括疫苗、免疫记忆、耐受、原始抗原性沉着和 T 细胞耗竭。该模型与既定临床观察（例如不同流感病毒株中保守的症状轮廓）和已发表实验数据相一致，提供了初始验证。通过将免疫能力从现象学概念转化为由守恒定律定义的可量化物理实体，本工作为统一、可预测的免疫学奠定了基础框架。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.02730,
title = {Invariance under Structure Translation as the Origin of Host Immune Capacity Conservation from Noether's Theorem},
author = {Yexing Chen and Peng Cao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02730},
year = {2026}
}