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时变耦合下振子网络全局相的运算性涌现

统计力学 2026-03-23 v1 高能物理 - 理论 混沌动力学 物理与社会

摘要

集体同步往往用复杂序参数 ReiΨR e^{i\Psi} 来概括,隐含地将全局相 Ψ\Psi 视为有意义的宏观坐标。本文探讨了当 Ψ\Psi 在耦合随时间变化的振子网络中何时才具有"可操作性"。我们研究了在具有时变耦合 K(t)K(t) 的图上建立的阻尼(可选惯性)相位振子模型,涵盖了作为极限的标准Kuramoto动力学,并包括工程设置中相关的网络和空间拓扑。我们提出了运算涌现准则:只有当宏观相可被稳健估计时,才存在涌现,这通过在弱噪声和有限抽样下的计量器仪固定相位滞后波动来量化。这导致由 NR2NR^2 控制的定量阈值,并明确了即使在形式上可定义时,Ψ\Psi 在无序态下为何是无效的。非自动系统的耦合引入一个ramp时间尺度,与松弛相竞争。利用在相干附近的拉普拉斯模式化简,我们推导出图谱谱速率准则:当 K(t)λ2K(t)\lambda_2 主导ramp速率时,排序跟随协议;而更快的ramp则诱导冻结。数值上,我们从能量基准的跟踪诊断中提取运算性冻结时间,并显示对于非空间网络,冻结时的残余无序随着谱协议参数 λ2τ\lambda_2\tau 在Erd\H{o}s--R\'enyi和小世界图族之间消失。最后,在周期性格子上,我们表明拓扑子域和缺陷介导的有序性阻碍了完全同步,导致协议依赖的、长期存活的部分同步态以及与谱坍缩的系统偏差。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.05668,
  title  = {Operational Emergence of a Global Phase under Time-Dependent Coupling in Oscillator Networks},
  author = {Veronica Sanz},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.05668},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages, 7 figures