受限细菌群落中的自发振荡与几何截断

密集活性物质中自组织的动态模式是非平衡物理的显著表现。一个突出例子是在准二维细菌悬浮液中观察到的宏观椭圆运动，这一直缺乏物理解释。在这里，我们研究了一个将细菌游泳动力学与流体流动耦合的最小线性响应框架，将长程流体动力学相互作用视为宏观通信通道。我们证明，微观游泳运动通过 Jeffery 耦合表现为对局部剪切流的相位领先响应。另一方面，系统级持续振荡需要临界细菌密度和严格的几何约束。通过解析预测起始细胞密度和最大膜厚，我们的模型与实验取得了优秀的定量一致性，为活性流体中细长体的自组织周期运动建立了统一的物理框架。