相变与临界转变早期预警指标理论

临界转变，即系统外部条件或参数微小变化后系统状态发生巨大改变，广泛出现于从生物与社会科学到物理学的众多学科中。统计物理在19和20世纪首次直面诸如临界转变等涌现现象的问题，并最终形成了相变理论。然而，尽管相变与临界转变表现出强烈的相似性，这两类现象间的理论联系至多薄弱，若能使其更具体将有利于借力物理学家研究相变所发展的理论方法。在此我们试图将临界转变理论明确地与物理学中的相变相联系。我们最初发现一个看似矛盾的现象：许多临界转变与一级相变极为相似，但为预判临界转变而发展的许多早期预警指标，如临界慢化或空间关联增强，却出现于二级相变中。我们试图通过将其与一级相变相关的其他现象（如旋节线失稳与亚稳态）相联系来调和这些差异。