稠密活性流体中结构形成的最小连续介质理论
软凝聚态物质
2013-04-29 v2 生物物理
摘要
生命物质的自持动力相可以在广泛的尺度上表现出显著的相似性，从微生物悬浮液和生物聚合物运动性测定中的介观涡旋结构，到鸟群或鱼群中的湍流大尺度不稳定性。在此，我们认为在许多情况下，此类活性态的现象学可以用四阶及更高阶的偏微分方程有效地描述。这些模型中的结构转变可以解释为傅里叶（波数）空间中的 Landau 型运动学转变，这表明微观上不同的生物系统可以共享普遍的长波特征。这一总体思想通过两类不可压缩活性流体连续介质模型的数值模拟进行了说明：一类是 Swift-Hohenberg 型标量场理论，另一类是扩展了经典 Toner-Tu 理论的最小矢量模型，该模型似乎是对稠密细菌悬浮液进行定量描述的有希望的候选者。我们还简要讨论了微观对称性破缺机制如何进入近表面集体微生物运动的宏观连续介质描述，并最后概述了未来的应用。
引用
@article{arxiv.1208.4464,
title = {Minimal continuum theories of structure formation in dense active fluids},
author = {Jörn Dunkel and Sebastian Heidenreich and Markus Bär and Raymond E. Goldstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.4464},
year = {2013}
}
备注
22 pages, 6 figures, text extended, App A added, references updated/added