一类非平衡系统中超扩散行为的起源
统计力学
2019-03-06 v1 软凝聚态物质
生物物理
细胞行为
种群与进化
摘要
实验与模拟已证实，一类远离平衡态的生命与非生命系统，其动力学在长时间下表现出超扩散行为，其中某些情形（例如演化中的肿瘤）在此之前会出现缓慢的玻璃态般动力学。我们以受机械力驱动并伴随细胞增殖与凋亡的肿瘤细胞集合的演化作为案例，从理论上表明：在短时间尺度上，由于堵塞效应，均方位移呈亚扩散；而在长时间下则呈超扩散。由于涨落-耗散定理（FDT）的缺失，必须采用随机量子化方法，所得结果显示超扩散行为具有普适性，且不受细胞间相互作用性质的影响。令人惊讶的是，该理论也能定量解释以球形气泡生成与湮灭为特征的肥皂泡模型模拟中所观察到的非平凡动力学，这意味着这两个非平衡系统属于同一普适类。理论所预测的超扩散指数与肿瘤细胞集体运动及肥皂泡相关动力学的模拟结果高度吻合。
引用
@article{arxiv.1810.08973,
title = {On the origin of super-diffusive behavior in a class of non-equilibrium systems},
author = {Himadri S. Samanta and D. Thirumalai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.08973},
year = {2019}
}